⑴ 玻色-爱因斯坦凝聚态的碱性原子
在磁-光囚禁阱中原子是靠偶极磁场力来约束的,如果原子的磁极发生反转,就会使吸引力变为排斥力,因此需要用射频场来控制原子磁极的反转。但是在囚禁阱的中心电磁场为零,这就不能控制原子自旋态(磁极)的变化。为此,埃里克·康奈尔采用旋转磁场装置使原子始终不能达到磁场为零的位置,以达到控制原子自旋态的的目的,从而在1995年的6月实现了87Rb的玻色爱因斯坦冷凝态。
⑵ 大家谁能告诉我:光子气体的玻色爱因斯坦凝聚态是什么样的
这是一个有趣的问题。不过很遗憾,光子气体没有玻色爱因斯坦凝聚。从玻色爱因斯坦凝聚的定义来看,只有化学势有可能随温度变化的玻色体系才有可能出现玻色爱因斯坦凝聚,而光子气体化学势恒为零,因而不能发生玻色凝聚。
这也许让你很不爽。或者换个说法,玻色爱因斯坦凝聚指的就是玻色子在极低温下凝聚在同一个基态,即动量等物理量是一样的,具有很好的相干性,可制造所谓的“原子激光”。但光子激光(即常见的激光)早就实现而且无需低温,从这个角度(非科学定义),你也可以把激光看作是光子的玻色爱因斯坦凝聚。
⑶ 什么是玻色-爱因斯坦凝聚态
爱凝聚态 如果物质不断冷下去、冷下去……一直冷到不能再冷下去,比如说,接近绝对零度(-273.16℃)吧,在这样的极低温下,物质又会出现什么奇异的状态呢?
这时,奇迹出现了——所有的原子似乎都变成了同一个原子,再也分不出你我他了!这就是物质第五态——玻色-爱因斯坦凝聚态(以下简称“玻爱凝聚态”)。
这个新的第五态的发现还得从1924年说起,那一年,年轻的印度物理学家玻色寄给爱因斯坦一篇论文,提出了一种关于原子的新的理论,在传统理论中,人们假定一个体系中所有的原子(或分子)都是可以辨别的,我们可以给一个原子取名张三,另一个取名李四……,并且不会将张三认成李四,也不会将李四认成张三。然而玻色却挑战了上面的假定,认为在原子尺度上我们根本不可能区分两个同类原子(如两个氧原子)有什么不同。
玻色的论文引起了爱因斯坦的高度重视,他将玻色的理论用于原子气体中,进而推测,在正常温度下,原子可以处于任何一个能级(能级是指原子的能量像台阶一样从低到高排列),但在非常低的温度下,大部分原子会突然跌落到最低的能级上,就好像一座突然坍塌的大楼一样。处于这种状态的大量原子的行为像一个大超级原子。打个比方,练兵场上散乱的士兵突然接到指挥官的命令“向前齐步走”,于是他们迅速集合起来,像一个士兵一样整齐地向前走去。后来物理界将物质的这一状态称为玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC),它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。这就是崭新的玻爱凝聚态。
然而,实现玻爱凝聚态的条件极为苛刻和矛盾:一方面需要达到极低的温度,另一方面还需要原子体系处于气态。极低温下的物质如何能保持气态呢?这实在令无数科学家头疼不已。
后来物理学家使用稀薄的金属原子气体,金属原子气体有一个很好的特性:不会因制冷出现液态,更不会高度聚集形成常规的固体。实验对象找到了,下一步就是创造出可以冷却到足够低温度的条件。由于激光冷却技术的发展,人们可以制造出与绝对零度仅仅相差十亿分之一度的低温。并且利用电磁操纵的磁阱技术可以对任意金属物体实行无触移动。这样的实验系统经过不断改进,终于在玻色—爱因斯坦凝聚理论提出71年之后的1995年6月,两名美国科学家康奈尔、维曼以及德国科学家克特勒分别在铷原子蒸气中第一次直接观测到了玻爱凝聚态。这三位科学家也因此而荣膺2001年度诺贝尔物理学奖。此后,这个领域经历着爆发性的发展,目前世界上己有近30个研究组在稀薄原子气中实现了玻爱凝聚态。
玻爱凝聚态有很多奇特的性质,请看以下几个方面:
这些原子组成的集体步调非常一致,因此内部没有任何阻力。激光就是光子的玻爱凝聚,在一束细小的激光里拥挤着非常多的颜色和方向一致的光子流。超导和超流也都是玻爱凝聚的结果。
玻爱凝聚态的凝聚效应可以形成一束沿一定方向传播的宏观电子对波,这种波带电,传播中形成一束宏观电流而无需电压。
原子凝聚体中的原子几乎不动,可以用来设计精确度更高的原子钟,以应用于太空航行和精确定位等。
玻爱凝聚态的原子物质表现出了光子一样的特性正是利用这种特性,前年哈佛大学的两个研究小组用玻色-爱因斯坦凝聚体使光的速度降为零,将光储存了起来。
玻爱凝聚态的研究也可以延伸到其他领域,例如,利用磁场调控原子之间的相互作用,可以在物质第五态中产生类似于超新星爆发的现象,甚至还可以用玻色-爱因斯坦凝聚体来模拟黑洞。
随着对玻爱凝聚态研究的深入,又一次彻底的技术革命的号角已经吹响。
⑷ 关于玻色爱因斯坦凝聚态的问题
我觉得前四种状态都是宏观物质状态,我们可以用眼睛看到,而玻色一爱因斯坦凝聚态和费米子凝聚态是眼睛看不见的,是微观状态。也就是说这种状态表示的是微观粒子里面的性质,不是宏观的性质,他们判断的出发点不同。玻色一爱因斯坦凝聚态和费米子凝聚态已经不在宏观状态里面了。就像实数和虚数一样,你在实数里是找不到虚数的,但是在实际中我们又能感觉刀它的存在,而实数和虚数又都属于复数。不知道你明白我的意思吗?要是直接回答你的问题的话你可以网络,他们都是气体
⑸ 玻色一爱因斯坦凝聚态中光速怎样变化
固体是一种空间有序(比如固体或晶体)的材料,但同时还具有超流动性,超固体也译作超固态.换句话说,超固体同时具有固体和流体的特性.当量子流体,比如He4冷却到某特征温度以下时,He4将经历超流转变,进入一个零黏性的态.这个转变被认为与发生玻色-爱因斯坦凝聚有关.超固体最早是1969年由俄国物理学家安德列也夫(AlexanderAndreev)和栗弗席兹(IlyaLiftshitz)提出的.他们认为当温度接近绝对零度时,玻色子固体晶格中的空位(vacancies,理想晶体中移去一个原子将留下一个空位)将全部坍缩为相同的基态,即发生玻色-爱因斯坦凝聚(BEC).在超固态,空位将成为相干的实体(coherententity),可以在剩下的固体内不受阻碍地移动,就象超流一样.
⑹ 什么是等离子态,什么又是玻色--爱因斯坦凝聚态
将气体加热,当其原子达到几千甚至上万摄氏度时,电子就会被原子"甩"掉,原子变成只带正电荷的离子。此时,电子和离子带的电荷相反,但数量相等,这种状态称做等离子态。
Bose-Einstein condensation (BEC) 玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是科学巨匠爱因斯坦在80年前预言的一种新物态。这里的“凝聚” 与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态(一般是基态)。即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态。
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⑺ 玻色-爱因斯坦凝聚态的冷凝态
常温下的气体原子行为就象台球一样,原子之间以及与器壁之间互相碰撞,其相互作用遵从经典力学定律;低温的原子运动,其相互作用则遵从量子力学定律,由德布洛意波来描述其运动,此时的德布洛意波波长λdb小于原子之间的距离d,其运动由量子属性自旋量子数来决定。我们知道,自旋量子数为整数的粒子为玻色子,而自旋量子数为半整数的粒子为费米子。
玻色子具有整体特性,在低温时集聚到能量最低的同一量子态(基态);而费米子具有互相排斥的特性,它们不能占据同一量子态,因此其它的费米子就得占据能量较高的量子态,原子中的电子就是典型的费米子。早在1924年玻色和爱因斯坦就从理论上预言存在另外的一种物质状态——玻色爱因斯坦冷凝态,即当温度足够低、原子的运动速度足够慢时,它们将集聚到能量最低的同一量子态。此时,所有的原子就象一个原子一样,具有完全相同的物理性质。
根据量子力学中的德布洛意关系,λdb=h/p。粒子的运动速度越慢(温度越低),其物质波的波长就越长。当温度足够低时,原子的德布洛意波长与原子之间的距离在同一量级上,此时,物质波之间通过相互作用而达到完全相同的状态,其性质由一个原子的波函数即可描述; 当温度为绝对零度时,热运动现象就消失了,原子处于理想的玻色爱因斯坦冷凝态。 在理论提出70年之后,2001年的诺贝尔物理学奖获得者就从实验上实现了这一现象。
1995年,麻省理工学院的沃夫冈·凯特利与科罗拉多大学波尔德分校(University of Colorado Boulder)的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼使用气态的铷原子在170 nK(1.7乘10的-7次方K)的低温下首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚。在这种状态下,几乎全部原子都聚集到能量最低的量子态,形成一个宏观的量子状态。
实验是利用碱性原子实现的,碱性原子形成的冷凝态,是一种纯粹的玻色爱因斯坦冷凝态,因此可以对玻色爱因斯坦冷凝态现象进行充分的研究。前些年的物理研究也部分的实现了玻色爱因斯坦冷凝态,例如超导中的库泊电子对无电阻现象,超流体中的无摩擦现象,但其系统特别复杂,难以对玻色爱因斯坦冷凝态现象进行充分的研究。
(它们也是获得诺贝尔物理学奖的研究成果,超流 体中的无摩擦现象1962年,超导中的库泊电子对无电阻现象1972年。)
⑻ 波色-爱因斯坦凝聚态与等离子态有什么区别
爱因斯坦凝聚态是温度很低、原子突然凝聚在一起
等离子态是将气体加热,当其原子达到几千甚至上万摄氏度时,电子就会被原子"甩"掉,原子变成只带正电荷的离子、
两个条件不同、所以产生结果不同
⑼ 玻色-爱因斯坦凝聚态的简介
形象地说,这就像让无数原子“齐声歌唱”,其行为就好像一个玻色子的放大,可以想象着给我们理解微观世界带来了什么。这一物质形态具有的奇特性质,在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域都有美好的应用前景。全世界已经有数十个室验室实现了9种元素的BEC。主要是碱金属,还有氦原子,铬原子和镱原子等。