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玻色愛因斯坦凝聚態

發布時間: 2022-03-20 12:35:08

⑴ 玻色-愛因斯坦凝聚態的鹼性原子

在磁-光囚禁阱中原子是靠偶極磁場力來約束的,如果原子的磁極發生反轉,就會使吸引力變為排斥力,因此需要用射頻場來控制原子磁極的反轉。但是在囚禁阱的中心電磁場為零,這就不能控制原子自旋態(磁極)的變化。為此,埃里克·康奈爾採用旋轉磁場裝置使原子始終不能達到磁場為零的位置,以達到控制原子自旋態的的目的,從而在1995年的6月實現了87Rb的玻色愛因斯坦冷凝態。

⑵ 大家誰能告訴我:光子氣體的玻色愛因斯坦凝聚態是什麼樣的

這是一個有趣的問題。不過很遺憾,光子氣體沒有玻色愛因斯坦凝聚。從玻色愛因斯坦凝聚的定義來看,只有化學勢有可能隨溫度變化的玻色體系才有可能出現玻色愛因斯坦凝聚,而光子氣體化學勢恆為零,因而不能發生玻色凝聚。
這也許讓你很不爽。或者換個說法,玻色愛因斯坦凝聚指的就是玻色子在極低溫下凝聚在同一個基態,即動量等物理量是一樣的,具有很好的相乾性,可製造所謂的「原子激光」。但光子激光(即常見的激光)早就實現而且無需低溫,從這個角度(非科學定義),你也可以把激光看作是光子的玻色愛因斯坦凝聚。

⑶ 什麼是玻色-愛因斯坦凝聚態

愛凝聚態 如果物質不斷冷下去、冷下去……一直冷到不能再冷下去,比如說,接近絕對零度(-273.16℃)吧,在這樣的極低溫下,物質又會出現什麼奇異的狀態呢?

這時,奇跡出現了——所有的原子似乎都變成了同一個原子,再也分不出你我他了!這就是物質第五態——玻色-愛因斯坦凝聚態(以下簡稱「玻愛凝聚態」)。

這個新的第五態的發現還得從1924年說起,那一年,年輕的印度物理學家玻色寄給愛因斯坦一篇論文,提出了一種關於原子的新的理論,在傳統理論中,人們假定一個體系中所有的原子(或分子)都是可以辨別的,我們可以給一個原子取名張三,另一個取名李四……,並且不會將張三認成李四,也不會將李四認成張三。然而玻色卻挑戰了上面的假定,認為在原子尺度上我們根本不可能區分兩個同類原子(如兩個氧原子)有什麼不同。

玻色的論文引起了愛因斯坦的高度重視,他將玻色的理論用於原子氣體中,進而推測,在正常溫度下,原子可以處於任何一個能級(能級是指原子的能量像台階一樣從低到高排列),但在非常低的溫度下,大部分原子會突然跌落到最低的能級上,就好像一座突然坍塌的大樓一樣。處於這種狀態的大量原子的行為像一個大超級原子。打個比方,練兵場上散亂的士兵突然接到指揮官的命令「向前齊步走」,於是他們迅速集合起來,像一個士兵一樣整齊地向前走去。後來物理界將物質的這一狀態稱為玻色-愛因斯坦凝聚態(BEC),它表示原來不同狀態的原子突然「凝聚」到同一狀態。這就是嶄新的玻愛凝聚態。

然而,實現玻愛凝聚態的條件極為苛刻和矛盾:一方面需要達到極低的溫度,另一方面還需要原子體系處於氣態。極低溫下的物質如何能保持氣態呢?這實在令無數科學家頭疼不已。

後來物理學家使用稀薄的金屬原子氣體,金屬原子氣體有一個很好的特性:不會因製冷出現液態,更不會高度聚集形成常規的固體。實驗對象找到了,下一步就是創造出可以冷卻到足夠低溫度的條件。由於激光冷卻技術的發展,人們可以製造出與絕對零度僅僅相差十億分之一度的低溫。並且利用電磁操縱的磁阱技術可以對任意金屬物體實行無觸移動。這樣的實驗系統經過不斷改進,終於在玻色—愛因斯坦凝聚理論提出71年之後的1995年6月,兩名美國科學家康奈爾、維曼以及德國科學家克特勒分別在銣原子蒸氣中第一次直接觀測到了玻愛凝聚態。這三位科學家也因此而榮膺2001年度諾貝爾物理學獎。此後,這個領域經歷著爆發性的發展,目前世界上己有近30個研究組在稀薄原子氣中實現了玻愛凝聚態。

玻愛凝聚態有很多奇特的性質,請看以下幾個方面:

這些原子組成的集體步調非常一致,因此內部沒有任何阻力。激光就是光子的玻愛凝聚,在一束細小的激光里擁擠著非常多的顏色和方向一致的光子流。超導和超流也都是玻愛凝聚的結果。

玻愛凝聚態的凝聚效應可以形成一束沿一定方向傳播的宏觀電子對波,這種波帶電,傳播中形成一束宏觀電流而無需電壓。

原子凝聚體中的原子幾乎不動,可以用來設計精確度更高的原子鍾,以應用於太空航行和精確定位等。

玻愛凝聚態的原子物質表現出了光子一樣的特性正是利用這種特性,前年哈佛大學的兩個研究小組用玻色-愛因斯坦凝聚體使光的速度降為零,將光儲存了起來。

玻愛凝聚態的研究也可以延伸到其他領域,例如,利用磁場調控原子之間的相互作用,可以在物質第五態中產生類似於超新星爆發的現象,甚至還可以用玻色-愛因斯坦凝聚體來模擬黑洞。

隨著對玻愛凝聚態研究的深入,又一次徹底的技術革命的號角已經吹響。

⑷ 關於玻色愛因斯坦凝聚態的問題

我覺得前四種狀態都是宏觀物質狀態,我們可以用眼睛看到,而玻色一愛因斯坦凝聚態和費米子凝聚態是眼睛看不見的,是微觀狀態。也就是說這種狀態表示的是微觀粒子裡面的性質,不是宏觀的性質,他們判斷的出發點不同。玻色一愛因斯坦凝聚態和費米子凝聚態已經不在宏觀狀態裡面了。就像實數和虛數一樣,你在實數里是找不到虛數的,但是在實際中我們又能感覺刀它的存在,而實數和虛數又都屬於復數。不知道你明白我的意思嗎?要是直接回答你的問題的話你可以網路,他們都是氣體

⑸ 玻色一愛因斯坦凝聚態中光速怎樣變化

固體是一種空間有序(比如固體或晶體)的材料,但同時還具有超流動性,超固體也譯作超固態.換句話說,超固體同時具有固體和流體的特性.當量子流體,比如He4冷卻到某特徵溫度以下時,He4將經歷超流轉變,進入一個零黏性的態.這個轉變被認為與發生玻色-愛因斯坦凝聚有關.超固體最早是1969年由俄國物理學家安德列也夫(AlexanderAndreev)和栗弗席茲(IlyaLiftshitz)提出的.他們認為當溫度接近絕對零度時,玻色子固體晶格中的空位(vacancies,理想晶體中移去一個原子將留下一個空位)將全部坍縮為相同的基態,即發生玻色-愛因斯坦凝聚(BEC).在超固態,空位將成為相乾的實體(coherententity),可以在剩下的固體內不受阻礙地移動,就象超流一樣.

⑹ 什麼是等離子態,什麼又是玻色--愛因斯坦凝聚態

將氣體加熱,當其原子達到幾千甚至上萬攝氏度時,電子就會被原子"甩"掉,原子變成只帶正電荷的離子。此時,電子和離子帶的電荷相反,但數量相等,這種狀態稱做等離子態。

Bose-Einstein condensation (BEC) 玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)是科學巨匠愛因斯坦在80年前預言的一種新物態。這里的「凝聚」 與日常生活中的凝聚不同,它表示原來不同狀態的原子突然「凝聚」到同一狀態(一般是基態)。即處於不同狀態的原子「凝聚」到了同一種狀態。

望採納,謝謝~

⑺ 玻色-愛因斯坦凝聚態的冷凝態

常溫下的氣體原子行為就象檯球一樣,原子之間以及與器壁之間互相碰撞,其相互作用遵從經典力學定律;低溫的原子運動,其相互作用則遵從量子力學定律,由德布洛意波來描述其運動,此時的德布洛意波波長λdb小於原子之間的距離d,其運動由量子屬性自旋量子數來決定。我們知道,自旋量子數為整數的粒子為玻色子,而自旋量子數為半整數的粒子為費米子。
玻色子具有整體特性,在低溫時集聚到能量最低的同一量子態(基態);而費米子具有互相排斥的特性,它們不能占據同一量子態,因此其它的費米子就得占據能量較高的量子態,原子中的電子就是典型的費米子。早在1924年玻色和愛因斯坦就從理論上預言存在另外的一種物質狀態——玻色愛因斯坦冷凝態,即當溫度足夠低、原子的運動速度足夠慢時,它們將集聚到能量最低的同一量子態。此時,所有的原子就象一個原子一樣,具有完全相同的物理性質。
根據量子力學中的德布洛意關系,λdb=h/p。粒子的運動速度越慢(溫度越低),其物質波的波長就越長。當溫度足夠低時,原子的德布洛意波長與原子之間的距離在同一量級上,此時,物質波之間通過相互作用而達到完全相同的狀態,其性質由一個原子的波函數即可描述; 當溫度為絕對零度時,熱運動現象就消失了,原子處於理想的玻色愛因斯坦冷凝態。 在理論提出70年之後,2001年的諾貝爾物理學獎獲得者就從實驗上實現了這一現象。
1995年,麻省理工學院的沃夫岡·凱特利與科羅拉多大學波爾德分校(University of Colorado Boulder)的埃里克·康奈爾和卡爾·威曼使用氣態的銣原子在170 nK(1.7乘10的-7次方K)的低溫下首次獲得了玻色-愛因斯坦凝聚。在這種狀態下,幾乎全部原子都聚集到能量最低的量子態,形成一個宏觀的量子狀態。
實驗是利用鹼性原子實現的,鹼性原子形成的冷凝態,是一種純粹的玻色愛因斯坦冷凝態,因此可以對玻色愛因斯坦冷凝態現象進行充分的研究。前些年的物理研究也部分的實現了玻色愛因斯坦冷凝態,例如超導中的庫泊電子對無電阻現象,超流體中的無摩擦現象,但其系統特別復雜,難以對玻色愛因斯坦冷凝態現象進行充分的研究。
(它們也是獲得諾貝爾物理學獎的研究成果,超流 體中的無摩擦現象1962年,超導中的庫泊電子對無電阻現象1972年。)

⑻ 波色-愛因斯坦凝聚態與等離子態有什麼區別

愛因斯坦凝聚態是溫度很低、原子突然凝聚在一起
等離子態是將氣體加熱,當其原子達到幾千甚至上萬攝氏度時,電子就會被原子"甩"掉,原子變成只帶正電荷的離子、
兩個條件不同、所以產生結果不同

⑼ 玻色-愛因斯坦凝聚態的簡介

形象地說,這就像讓無數原子「齊聲歌唱」,其行為就好像一個玻色子的放大,可以想像著給我們理解微觀世界帶來了什麼。這一物質形態具有的奇特性質,在晶元技術、精密測量和納米技術等領域都有美好的應用前景。全世界已經有數十個室驗室實現了9種元素的BEC。主要是鹼金屬,還有氦原子,鉻原子和鐿原子等。