1995-ben állítottak elõ a fizikusok elõször úgynevezett Bose-Einstein kondenzátumot, amelynek a lehetõségét 1924-ben mutatta ki elméletileg Albert Einstein és Satyendra Nath Bose. A Harvard Egyetem és a Rowland Institute kutatói most sikeresen mérték meg egy Bose-Einstein kondenzátum törésmutatóját, és eredményül 17 600 000-at kaptak.
A Bose-Einstein kondenzátum az anyag olyan állapota, amelyben nagyon nagy számú atom, kerül azonos kvantumállapotba. A fermionokkal, vagyis a feles spinû részecskékkel ellentétben (amelyekre érvényes a Pauli-elv, vagyis sohasem lehet belõlük kettõ teljesen azonos kvantumállapotban) az egész spinû részecskékre, a bozonokra ez lehetséges, márpedig az atomok közül nagyon sok a bozonok közé tartozik, mert az atommag spinje és az elektronhéj spinje egész értékre egészíti ki egymást. A Bose-Einstein kondenzátum csak nagyon alacsony hõmérsékleten hozható létre. Mivel az alacsony hõmérséklet és az azonos kvantumállapot miatt a kondenzátumot alkotó atomok impulzusa nagyon pontosan meghatározott, a Heisenberg-relációból következik, hogy a helyük viszont nagyon határozatlan, így makroszkópikus léptékû térrészt töltenek ki.
A kutatók most nátriumatomokból hozták létre a Bose-Einstein kondenzátumot, cseppfolyós hidrogénnel történõ elõhûtés után lézeres hûtéssel. A lézeres hûtés azon alapszik, hogy a Doppler-effektus miatt a közeledõ és a távolodó atomok nem pontosan ugyanolyan hullámhosszúságú fényt nyelnek el. Ha az atomfelhõt olyan lézerfénnyel sugározzák be, amelyet a viszonylag gyorsan közeledõ atomok nyelnek csak el, az ütközéskor az atom lelassul. Olyan hullámhosszat választanak, hogy a fényelnyeléssel gerjesztett atom a gerjesztési energiát ne egy, hanem legalább két lépésben sugározza ki. Mivel így a két fotonkibocsátás két különbözõ irányban történik, az eredõ gyorsulás kisebb, mint az ütközéskor a lassulás volt. A hullámhosszat lassan csökkentve egyre lassúbb és lassúbb atomok nyelik el, vagyis a már lehûlt atomfelhõ tovább hûl. A végén az atomfelhõt „hagyják felforrni”, ennek során a maradék gyors atomok eltávoznak belõle, és csak a lassúk maradnak, amelyekbõl néhány nanokelvin hõmérsékleten kialakul a Bose-Einstein kondenzátum. Ezt mágneses csapdával tartják együtt egy szivar alakú térrészben, úgy, hogy a mágneses tér elválassza az edény falától.
A kondenzátum törésmutatóját úgy mérték, hogy a rajta keresztben átbocsátott lézerfénnyel úgynevezett kvantuminterferenciát hoztak létre. Így a kondenzátumon hosszában átbocsátott másik lézerfény úgy viselkedett, mintha optikai rácson bocsátották volna át, vagyis interferenciaképet hozott létre. Az interferenciakép méretei az optikai rácsállandótól függnek, vagyis a közönséges hosszúsággal mért rácsállandó és a törésmutató szorzatától, így ebbõl a törésmutató meghatározható.
Egy anyag törésmutatója a vákuumban mért fénysebesség és az adott anyagban mérhetõ fénysebesség hányadosa. Az üvegek 2–3 körüli törésmutatója tehát azt jelenti, hogy a fény bennük kétszer-háromszor lassabban terjed, mint a vákuumban. A nátrium Bose-Einstein kondenzátumban mért 17 600 000 törésmutató viszont azt jelenti, hogy ebben az anyagformában a fény terjedési sebessége már csak 16,8 m/s.
A kutatók új kísérletsorozatba fogtak. A céljuk olyan Bose-Einstein kondenzátum elõállítása, amelynek a törésmutatója 30 000 000 000, vagyis amelyben a fény terjedési sebessége már csak 1 cm/s.
1999. március 11.
Harvard Features Service, 18 February, 1999,
http://www.news.harvard.edu/science/current_stories/18.Feb.99/light.html
Physics News Update No. 415, 18 February, 1999,
http://newton.ex.ac.uk/aip/physnews.415.html
Ezt az oldalt a legelõnyösebben kedvenc böngészõjével olvashatja.
E hír Válas György szellemi
tulajdona. Magáncélra, tanulmányi és tudományos
célra szabadon használható, de bárminemû (akár
közvetlen, akár közvetett) anyagi haszonszerzésre
irányuló felhasználása csak a jogtulajdonossal kötendõ
külön szerzõdés feltételei szerint jogszerû.
| Vissza az anyagtudomány és vidéke híreinek tartalomjegyzékére | ||
| Vissza a hírek tartalomjegyzékére | Vissza Válas György honlapjára | Válas György tematikus internet-katalógusa |