Жакында жарыяланган отчетунда Колумбия университетинин Уилл лабораториясынын командасы BEC босогосун аттап өтүүдө жана 5 nanoKelvin (= 5 X 10) өтө муздак температурада NaCs молекулаларынын Бозе-Эйенштейн конденсатын (BEC) түзүүдө ийгиликке жетишкенин кабарлайт.-9 Келвин). Молекулярдык кванттык конденсат 2 секундага жакын жашоо мөөнөтү менен туруктуу болгон. Бул молекулярдык БЭКтин бир нече ондогон жылдар бою изденүүсүн аяктайт. Бул илимдеги эң сонун жетишкендик жана этап.
Материя үч абалдын биринде болот, б.а. температура жана басым сыяктуу тышкы шарттарга жараша катуу, суюк же газ. Мисалы, Х2О кадимки тышкы шарттарда муз, суу же буу түрүндө кездешет.
Температура 6000–10,000 XNUMX Кельвинден жогору болгондо, зат иондолуп, плазмага, төртүнчү абалдагы затка айланат.
Абсолюттук нөлгө жакын температура өтө төмөн болсо, заттын абалы кандай болот?
1924-25-жылдары Сатиендра Нат Бозе жана Альберт Эйнштейн теориялык божомолун айтышкан, эгерде бозон бөлүкчөлөр (б.а. бүтүн спиндик мааниси бар объекттер) абсолюттук нөлгө жакын өтө төмөн температурага чейин муздаса, бөлүкчөлөр кванттык механиканын мыйзамдары менен жөнгө салынган жалпы касиеттери жана жүрүм-туруму бар бирдиктүү, чоңураак объектке биригет. Бозе-Эйнштейн конденсаты (БЭК) деп аталган бул абал заттын бешинчи абалы деп эсептелген.
| Заттын абалы | Болуунун температура диапазону |
| Плазма | 6000–10,000 XNUMX миңден жогору |
| газ | Суу үчүн, нормалдуу атмосфералык басымда 100°С жогору |
| суюктук | Суу үчүн 4°Cден 100°Сге чейин |
| катуу | Суу үчүн, төмөн, 0 ° C |
| Бозе-Эйзенштейн конденсаты (БЭК) | Абсолюттук нөлгө жакын Атом бозондору үчүн 400гө жакын наноКелкин Биздин заманга чейинки молекулярдык 5 нанокельвинге жакын {1 nanoKelvin (nK) = 10 -9 Келвин} Абсолюттук нөл = 0 келвин = -273°С |
Заттын бешинчи абалы Бозе-Эйнштейн конденсатынын (БЭК) теориялык божомолу 1995-жылы Эрик Корнелл менен Карл Виман рубидий атомдорунун газында биринчи БЭКти түзүп, андан көп өтпөй Вольфганг Кеттерлди пайда кылганда, дээрлик жети он жыл өткөндөн кийин чындыкка айланган. натрий атомдорунун газындагы BEC. Үчилтик 2001-жылы физика боюнча Нобель сыйлыгына татыктуу болушкан.щелоч атомдорунун суюлтулган газдарында Бозе-Эйнштейн конденсациясына жетишкендиги үчүн жана конденсаттардын касиеттерин алгачкы фундаменталдуу изилдөөлөр үчүн".
Заттын бешинчи абалы жөнүндөгү илимдеги жетишкендиктердин хронологиясы
| Тарыхы |
| 1924-25: заттын бешинчи абалын теориялык болжолдоо. Сатиендра Нат Бозе жана Альберт Эйнштейн абсолюттук нөлгө жакын муздаган бозон бөлүкчөлөрүнүн тобу кванттык механиканын мыйзамдары тарабынан белгиленген жалпы касиеттери жана жүрүм-турумдары бар бирдиктүү, чоңураак супер-затка биригет деп теориялык болжолдоолорду жасашкан. |
| 1995: заттын бешинчи абалынын ачылышы - биринчи атомдук БЭК түзүлгөн. Бозе менен Эйнштейндин теориялык божомолу Эрик Корнелл менен Карл Виман рубидий атомдорунун газында биринчи БЭКти түзүп, андан көп өтпөй Вольфганг Кеттерле натрий атомдорунун газында БЭК чыгаргандан кийин 70 жылдан кийин чындыкка айланат. |
| Молекулярдык BCEs НаноКелвинде ультра муздатууну талап кылган молекулярдык BCEлерди издөө (10-9 Келвин) кырка |
| 2008: Дебора Джин жана Джун Йе калий-рубидий молекулаларынын газын 350 наноКелвинге чейин муздаткан. |
| 2023: Ian Нагал жана башкалар лазердик муздатуу жана магниттик манипуляцияларды айкалыштыруу менен 300 nanoKelvin (nK) температурада натрий-цезий (Na-Cs) молекулаларынын биринчи өтө муздак газын жараткан. |
| 2023: Никколо Бигали жана башкалар натрий-цезий молекулаларынын бозондук газынын иштөө мөөнөтүн бир нече миллисекунддан бир секундага чейин узартуу үчүн микротолкундарды колдонушкан, бул аларды муздатуу үчүн биринчи маанилүү кадам. Алардын узакка созулган үлгүсү менен алар температураны 36 наноКелвинге түшүрүштү — бул молекулалар БЭК түзүү үчүн зарыл болгон температурадан азыраак. |
| 2024: Никколо Бигали жана башкалар 5 nanoKelvin (nK) өтө муздак температурада молекулалык бозондордун (NaCs молекулалары) БЭК түзөт |
1995-жылы ачылгандан бери дүйнө жүзүндөгү лабораториялар жана Эл аралык космос станциясында (МКС) ар кандай типтеги атомдордон атомдук БЭК түзүшөт.
молекулярдык Бозе-Эйнштейн конденсаты (БЭК)
Атомдор жөнөкөй, полярдык өз ара аракеттенүүсү жок тегерек түзүлүштөр. Демек, изилдөөчүлөр дайыма молекулалардан Бозе-Эйнштейн конденсатын (БЭК) түзүүнү ойлоп келишкен. Бирок, ар кандай элементтердин эки атомунан турган жөнөкөй молекулалардын БЭКтерин түзүү, молекулаларды бир нече наноКелвинге (nK) чейин муздатуучу технологиянын жоктугунан молекулярдык БЭКтин пайда болушу үчүн мүмкүн болгон эмес.
Колумбия университетинин Уилл лабораториясынын изилдөөчүлөрү ырааттуу түрдө ультра муздак технологияны иштеп чыгуунун үстүндө иштешти. 2008-жылы алар калий-рубидий молекулаларынын газын 350 наноКелвинге чейин муздата алышкан. Бул кванттык симуляцияларды жүргүзүүгө жана молекулярдык кагылышууларды жана кванттык химияны изилдөөгө жардам берди, бирок BEC босогосун аша алган жок. Өткөн жылы 2023-жылы алар натрий-цезий молекулаларынын бозондук газынын иштөө мөөнөтүн узартуу үчүн микротолкундарды колдонушкан жана BEC босогосуна жакыныраак болгон 36 nanoKelvin төмөн температурага жетише алышкан.
Жакында жарыяланган отчетунда Колумбия университетинин Уилл лабораториясынын командасы BEC босогосун аттап өтүүдө жана 5 nanoKelvin (= 5 X 10) өтө муздак температурада NaCs молекулаларынын Бозе-Эйенштейн конденсатын (BEC) түзүүдө ийгиликке жетишкенин кабарлайт.-9 Келвин). Молекулярдык кванттык конденсат 2 секундага жакын жашоо мөөнөтү менен туруктуу болгон. Бул молекулярдык БЭКтин бир нече ондогон жылдар бою изденүүсүн аяктайт. Бул илимдеги эң сонун жетишкендик жана этап.
Молекулярдык Бозе-Эйнштейн конденсаттарын (BES) түзүү фундаменталдык кванттык физикадагы изилдөөлөр, кванттык симуляциялар, ашыкча суюктук жана супер өткөргүчтүк жана жаңы типтеги кванттык компьютер сыяктуу жаңы технологияларды инновациялоо үчүн узак мөөнөттүү актуалдуу болмок.
***
Колдонулган адабияттар:
- Bigagli, N., Yuan, W., Zhang, S. et al. Диполярдык молекулалардын Бозе-Эйнштейн конденсациясын байкоо. Nature (2024). 03 июнь 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07492-z arXivде алдын ала басып чыгаруу версиясы https://arxiv.org/pdf/2312.10965
- Колумбия университети 2024. Изилдөө жаңылыктары – Нью-Йорктогу эң муздак лабораторияда жаңы кванттык сунуш бар. Жарыяланган күнү 03 June 2024. Жеткиликтүү даректе https://news.columbia.edu/news/coldest-lab-new-york-has-new-quantum-offering
- Швециянын Королдук илимдер академиясы. Физика боюнча 2001-жылдагы Нобель сыйлыгы жөнүндө кеңири маалымат – щелочтуу газдардагы Бозе-Эйнштейн конденсациясы. дареги боюнча жеткиликтүү https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2001-1.pdf
- НАСА. Заттын бешинчи абалы. дареги боюнча жеткиликтүү https://science.nasa.gov/biological-physical/stories/the-fifth-state-of-matter/
***
 of NaCs molecules at a ultracold temperature of 5 nanoKelvin (= 5 X 10-9 Kelvin). The molecular quantum condensate was stable with a lifespan of about 2 seconds. This ends several decades long pursuit of molecular BEC. This is a remarkable achievement and a milestone in science.){kind=link}