Există patru stări de agregare naturale ale materiei: starea solidă, fluidă, de gaz şi plasma (particule cu energie cinetică extremă, prezente, de exemplu, în stele). O a cincea stare de agregare a materiei, care apare la temperaturi foarte scăzute, apropiate de temperatura limită, zero absolut, şi care s-ar putea să existe doar în laborator (nu şi în stare naturală) este condensatul Bose-Einstein.


Cum a apărut ideea

La începutul secolului al XX-lea, Satyendranath Bose, fizician de origine indiană, analiza ideea transmiterii luminii prin intermediul unor pachete discrete de energie, ceea ce ulterior va purta denumirea de cuante de lumină ori fotoni. Având probleme cu publicarea cercetărilor sale, i-a trimis o scrisoare lui Einstein, pe care-l roagă să-i evalueze ideile.

Einstein a dus mai departe ideile lui Bose, calculând cum se comportă atomii într-un gaz. Rezultatele ecuaţiilor pentru cazul temperaturilor foarte mici erau atât de stranii, încât Einstein a crezut iniţial că trebuie să fie vreo greşeală. Şi asta pentru că la temperaturi foarte apropiate de zero absolut, majoritatea atomilor ajung în aceeaşi stare cuantică, cu niveluri de energie foarte mici. Această stare a materiei este diferită de orice este întâlnit în natură în mod obişnuit, atomii ajungând la o stare de agregare care îi face să se comporte la unison. Aceştia par a-şi pierde individualitatea, devenind indivizibili ori, după cum afirmă unii fizicieni, formând un super-atom.

Ce este „zero absolut”?

Atunci când măsurăm temperatura, în fapt înregistrăm energia cinetică medie a particulelor ce constituie lucrul măsurat. Căldura este, simplu spus, vibrația ori mişcarea particulelor. În timp ce căldura este rezultatul mişcării particulelor unei substanţe, zero absolut este starea materiei ale cărei molecule ori atomi au încetat să se mai mişte (-273,15o C). Nimeni nu a reuşit să creeze în laborator această stare a materiei şi legea a treia a termodinamicii afirmă că nici nu este posibil de atins o valoare atât de mică a temperaturii. Nicăieri în universul cunoscut temperatura nu este atât de scăzută.

 

Cea mai scăzută temperatură din univers, zero absolut.
De ce e imposibil de atins zero absolut

(subtitrare în lb. engleză)

 



Obţinerea în laborator a condensatului Bose-Einstein


Primul Condensat Bose-Einstein a fost obținut în 1995 de către Eric Cornell și Carl Wieman, care au răcit un gaz atomic alcătuit din atomi de rubidiu până la temperatura de 170 nanoKelvin.

Aceştia au folosit laserul pentru a răci şi ţine la un loc atomii, apoi au folosit un procedeu numit „răcirea prin evaporare” (un tehnică de eliminare a celor mai energizaţi atomi din câmpul electromagnetic în care aceştia sunt prinşi).

 

Condensatul Bose-Einstein

 

 

Interesant este că la o anumită temperatură, atomii formează o grupare unitară, care se comportă la unison, ca un singur corp, care are comportamentul unor unde. De asemenea, condensatului Bose-Einstein se comportă ca un superfluid, poate circula fără rezistență.

Iată mai jos o explicaţie a metodei folosite de doi cercetători pentru obţinerea condensatului Bose-Einstein.

 

Crearea condensatului Bose-Einstein
(subtitrare în lb. engleză)

 



Realizarea experimentală a condensatului Bose-Einstein le-a adus celor doi cercetători, dar și lui Wolfgang Ketterle, cercetător la Institutul Tehnologic din Massachusetts (MIT), care a creat la rândul său un condensat cu atomi de sodiu, Premiul Nobel pentru Fizică în anul 2001.


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!