2 marca 2007 roku o godz. 20:30, naukowcom pracującym w Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej przy Uniwersytecie im. M. Kopernika w Toruniu udało się uzyskać pierwszy w Europie Środkowej kondensat Bosego-Einsteina. Jest to wydarzenie ważne nie tylko dla fizyki ciała stałego i inżynierii kwantowej, ale również i dla astronomii. Gratulujemy!

Kondensat wytworzyła grupa uczonych pod kierunkiem prof. dr hab. W. Gawlika z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, w składzie: J. Zachorowski i A. Noga z Uniwersytetu Jagiellońskiego, F. Bylicki i M. Zawada z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, W. Jastrzębski z Instytutu Fizyki PAN w Warszawie, J. Szczepkowski z Akademii Pomorskiej w Słupsku i M. Witkowski z Uniwersytetu Opolskiego.

Do jego utworzenia naukowcy wykorzystali atomy rubidu 87. Schłodzono je do temperatury nie większej niż 100nK, czyli zaledwie 0,0000001 stopnia powyżej zera bezwzględnego, przy pomocy wyrafinowanych metod optycznego spowalniania i pułapkowania atomów.

Kondensacja Bosego-Einsteina jest jednym z najważniejszych zjawisk, w których przejawia się falowa natura atomów. W temperaturze niższej niż temperatura krytyczna, atomy mają jednakowe pędy i z punktu widzenia mechaniki kwantowej zachowują się tak, jakby były jedną cząstką.

Koncepcja kondensatu została po raz pierwszy wysunięta w 1925 roku przez Alberta Einsteina, który oparł się na pracy Satyendry Nath Bosego. Jednak naukowcom udało się otrzymać kondensat dopiero w 1995 roku, co zostało nagrodzone Nagrodą Nobla za rok 2001 (E. Cornell, C. Wieman i W. Ketterle).

Przekrój zdjęcia kondensatu Bosego-Einsteina, uzyskanego w Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej, z dopasowanym rozkładem Thomasa-Fermiego.

Na całym świecie jest zaledwie kilkadziesiąt laboratoriów, w których udało się otrzymać kondensat Bosego-Einsteina. Badania nad nim znajdują się obecnie w bardzo intensywnej fazie rozwoju, rocznie powstaje kilkaset prac na ten temat. W krajach Europy Środkowej jesteśmy jedynym państwem, które może się pochwalić otrzymaniem takiego kondesatu.

Możliwe praktyczne zastosowania kondensatu są bardzo rozległe. Układ wielu kondensatów w tzw. sieci optycznej może być wykorzystany przy budowie komputerów kwantowych. Kondensat pozwala też na obserwację i badanie nadciekłości i nadprzewodnictwa. Może być on również zastosowany przy ultra-precyzyjnych pomiarach i nanotechnologii oraz w celu znacznego zwiększenia precyzji pomiaru czasu. To ostatnie zastosowanie ma szczególne znaczenie dla telekomunikacji, nawigacji lotniczej i satelitarnej oraz astronomii.

Działalność naukowa Krajowego Laboratorium FAMO jest wspomagana przez naukowców z instytucji naukowych i uczelni z Gdańska, Krakowa, Opola, Poznania, Torunia i Warszawy. Oficjalne otwarcie Laboratorium nastąpiło w 2002 roku. W pierwszym okresie swej działalności badania w Krajowym Laboratorium FAMO koncentrują się na bardzo aktualnej tematyce zimnych atomów i cząsteczek oraz inżynierii kwantowej.

Autor

Teresa Kubacka

Komentarze

  1. rafal_m17    

    A dlaczego nie zamarza? — Witam

    Od kiedy po raz pierwszy spotkalem sie z tematem kondensatow Einsteina-Bosego, intryguje mnie jedno pytanie: dlaczego ochlodzone (i to mooooocno ponizej temperatury wrzenia czy topnienia) pary metalu nadal pozostaja parami zamiast najnormalniej w swiecie skroplic sie a potem zamarznac w ladny krysztalek metalu?

    Moze ktos mi wyjasni?
    Czyzby przeszkadzalo im zbytnie rozrzedzenie?

    //Rafi

    1. czereśnia    

      Rozrzedzenie — Rzecz opiera się właśnie na rozrzedzeniu. Zresztą w skład kondensatu wchodzi ostatecznie, po ochłodzeniu, niewiele atomów, rzędu tysięcy.

      Najpierw musimy mieć gaz, który składa się ze słabo oddziałujących bozonów. Czyli, praktycznie na rzecz patrząc, rozrzedzony. Schładzamy go tak długo, aż długość fali de Broglie’a dla bozonów w gazie będzie większa niż średnie odległości między nimi. Wtedy, po wyłączeniu pola magnetycznego, które “chwyta” nasze bozony, gaz skrapla się. Ale nie do cieczy, a do nowego stanu materii – kondensatu Bosego-Einsteina właśnie. Wszystkie bozony mają wtedy ten sam stan kwantowy.

Komentarze są zablokowane.