Bose-Einstein yoğunlaşması: Revizyonlar arasındaki fark

|}

</dd></dl>

 

N tane her biri iki nicem durgusundan birinde olan<math>\scriptstyle|0\rangle</math>ve<math>\scriptstyle|1\rangle</math>etkileşmeyen parçacıklardan oluşan bir koleksiyon düşünün. Eğer bu iki hal enerjice eşitse, her farklı yapılandırma eşit şanslıdır.

GPE, BEC lerin davranışları ile ilgili iyi tanımlar ortaya koyar ve bu yüzden teorik analizlerde kullanılır.

BEC’nin Gross-Pitaeyskii modeli BEC’nin belirli sınıfları için geçerli olan fiziksel bir yaklaşımdır. Yapı itibarıyla, GPE şu basitleştirmeyi kullanmaktadır: GPE, yoğun parçacıklar arasındaki etkileşimlerin iki “body” tipinden kaynaklandığını farz eder ve serbest enerjinin büyük katkısını yok sayar. Bu varsayımlar genellikle seyreltilmiş 3 boyutlu yoğuşuklar için uygundur. Eğer bu varsayımlardan biri olmazsa, yoğuşuk dalga fonksiyonu (wavefunction) yüksek dereceli terimler içerir. Hatta bazı fiziksel sistemler için terim miktarı sonsuza kadar gider ve denklem polinom olmaz. Bu durumun meydana geldiği örnekler: Bose-Fermi birleşik yoğuşuklar, etkili düşük boyutlu yoğuşuklar, yoğun yoğuşuklar ve süper akışkan/süper sıvı (mutlak sıfırın bir derece üstündeki sıvı hali) kabuklar ve damlacıklar.

Keşif 1938 yılında, Pyotr Kapitsa, John Allen ve Don Misener, süper akışkan olarak bilinen ve 2.17 Kelvin’den düşük sıcaklıktaki helium-4’ü keşfettiler. Süper akışkan helium, sıfır adalılık ve sayısal girdap (quantized vortices) gibi olağan dışı birçok özellik içerir. Öncelikle, süper akışkanlığın sıvının kısmi Bose-Einstein yoğunluğundan dolayı olduğuna inanıldı. Aslında süper akışkan helyumun çoğu özelliği Cornell, Wieman ve Ketterle tarafından oluşturulan gazlı Bose-Einstein yoğuşuklarında görülmektedir. Süper akışkan helium-4 gazdan ziyade sıvıdır. Yani atomlar arasındaki etkileşimler göreceli olarak güçlüdür: Bose-Einstein’ının yoğuşma teorisi Süper akışkan helium-4’ü tanımlamak için ciddi şekilde değiştirilmelidir. Ayrıca bozon yerine fermiyum içeren helium-3, düşük sıcaklıkta süper akışkan hale geçer. Bu durum 2 atomlu bozonik “Cooper çifti” biçimlenme ile açıklanabilir.

Cornell, Wieman ve çalışma arkadaşlarının oluşturduğu JILA takımı 2000 yılında çekim yoğuşmaları ile ilgili daha ileri bilgiye ulaşmışlardır. Orijinal olarak anisotop (atomları birbirini iten) rubidyum 87 atomunu daha sabit yoğuşma oluşturmak için kullanmışlardır. Cornell ve arkadaşları yaptıkları çalışmaları daha da ilerleterek doğal çekim atomlarından diğer bir rubidyum izotopu olan ribidium-85 ile çalımalar yapmıştır (negatif atom ve atom dağılım uzunlukları). Karakteristikleri azaltan, Rb-85 atomlarını itici ve sabit yoğuşmalı bir hale getiren moleküllerin rubidyum atomları ile bağladığı zamanlardaki kesintili enerjilerinin, döngüsel çevrimli çarpışmalara neden olan manyetik alan yayılımı içeren Prosese Feshbach Rezonansı denir. Çekimden itime doğru olan tersine çevrimden dalga gibi hareket eden yoğuşma atomları arasındaki nicem girişimini engellemektedir.

JILA takımı manyetik alan kuvvetini arttırdığında yoğuşma tekrar ilgi çekmeye, genişlemeye ve büzülmeye başlar ve daha sonra 10,000 kadar atomlarının yaklaşık üçte ikisini kovarak patlar. Yoğuşmasının içindeki atomların yaklaşık yarısı yapılan deneylerden dolayı kaybolmuş olarak görülürken soğuk kalıntısı veya genişleyen gaz bulutu görülmez. Carl Wieman mevcut atom teorisi altında Bose-Einstein yoğunlaşması açıklayamadı çünkü mutlak sıfıra yakın bir atomun enerjisi durumu iç patlama için yeterli değildir. Bu yüzden sonraki alan teorilerinde bunu açıklamayı hedeflemiştir. Kaybolan atomlar neredeyse hala başka şekillerde varlığını sürdürüyor ama ancak deneylerle gözlemlenebiliyor. Büyük olasılıkla onlar iki bağlanmış rubidyum atomlardan oluşan molekülleri oluşturdu ve bu geçişi yaparak kazanılan enerji onların tespit edilmeden kaçmaları için yeterli bir hız kazandırdı.

Maddenin daha sık karşılaşılan durumlara kıyasla, Bose-Einstein yoğuşmaları son derece kırılgandır. Dış dünya ile en ufak bir etkileşim onların ilginç özelliklerini ortadan kaldırılmasına ve normal oluşturan gazların yoğunlaşma eşiği geçmesine neden olur ve bu onları ısıtmak için yeterli olur.

Yine de, temel fizik soruları geniş bir yelpazede keşfetmenin yararları kanıtlanmış ve JILA ve MİT gruplar tarafından yapılan ilk keşifler sayesinde deneysel ve teorik faaliyet patlamalarını gördük. Örnekler ikiliği-parçacığa dalga nedeniyle yoğuşukların arasındaki girişimi gösteren deneylerini içerir, süper akışkanlık ve belirli dereceye kadar enerji içeren girdapların, tek boyutla sınırlı Bose yoğuşuklarında gelen aydınlık dalga solitonların oluşturulmasına ve ışık bakliyat yavaşlamasının elektromanyetik kaynaklı şeffaflık kullanılarak düşük hızları ölçmesine olanak sağlar. Uzmanlar "optik menfezler" ile örtüşen lazerlerden gelen girişim deseniyle yoğuşuk için bir periyodik potansiyel sağlamaktadır. Bunlar süper iletkende ve bir Mott yalıtıcı arasındaki geçişi araştırmak ve Örnek Tonks-Girardeau gaz için, daha az üç boyutta Bose-Einstein yoğunlaşma incelenmesinde yararlı olarak kullanılmıştır.

İlk moleküler Bose-Einstein yoğuşması MIT'de Innsbruck Üniversitesinde ve Boulder Colorado Üniversitesi'nde Deborah S. Jin ve Wolfgang Ketterle Rudolf Grimm grupları tarafından 2003 yılının Kasım ayında kuruldu. Jin-Cooper çiftinden oluşan ilk fermiyonik BEC oluşturmak için hızla gitti.

1999 yılında, Danimarkalı fizikçi Lene Hau yaklaşık 17 saniyede metre başına bir ışık demetini yavaşlatmayı başardı ve Harvard Üniversitesi'nden bir ekip açtı. Bunu süper akışkan kullanarak elde etmeyi başardı. Hau ve o Harvard Üniversitesi’nde bulunan ortaklarıyla başarılı bir "ışık darbe" yoğuşukları atom grubunu geri tepme yaptırabilmişlerdir.

Etkisi ağırlıklı olarak nükleer özellikli tuzaklar için alkali atomları üzerinde gözlenme yapılmıştır. 2012 yılı itibariyle, ultra-düşük sıcaklık olan 10−7 K ya da daha altı kullanılarak, Bose-Einstein yoğuşukları, yoğun ağırlıklı alkali, toprak alkali ve lantan atomları için elde edilir (7Li, 23Na, 39K, 41K, 85Rb , 87Rb, 133Cs, 52Cr, 40Ca, 84Sr, 86Sr, 88Sr, 174Yb, 164Dy, ve 168Er). Yoğunlaşma araştırmaları daha da özel yöntemler yardımı ve hidrojen ile en sonunda başarı elde etmiştir.

===Bose-Einstein yoğunlaşması===[[bozon]]lardan oluşan maddelerin [[mutlak sıfır]] sıcaklığına çok yakın değerlere kadar soğutulmasıyla ortaya çıkan maddenin bir halidir. Bu süpersoğutulmuş maddede atomların büyük çoğunluğu en düşük [[kuantum durumu|kuantum durumlarına]] çöker ve böylece makroskopik skalada kuantum etkileri göstermeye başlar.<ref>{{cite web|url=http://books.google.com.tr/books?id=jmppAAAAMAAJ&q=Bose-Einstein+yo%C4%9Funla%C5%9Fmas%C4%B1&dq=Bose-Einstein+yo%C4%9Funla%C5%9Fmas%C4%B1&hl=tr&sa=X&ei=sG-OUIb9NsiRhQfs8IDADA&ved=0CCoQ6AEwAA|başlık=Belgelerle Türk tarihi dergisi, 80-83. sayılar|erişimtarihi=29 Ekim 2012}}</ref>