Bose-Einstein yoğunlaşması: Revizyonlar arasındaki fark
[kontrol edilmiş revizyon] | [kontrol edilmiş revizyon] |
İçerik silindi İçerik eklendi
k Rapsar, Bose-Einstein yoğuşması sayfasını Bose-Einstein yoğunlaşması sayfasına yönlendirme üzerinden taşıdı: güvenilir Türkçe kaynaklarda yaygın olarak kullanılan terim "yoğunlaşma" |
k düzen |
||
1. satır:
{{düzenle|Şubat 2014}}
'''Bose-Einstein
[[Dosya:Bose Einstein condensate.png|sağ|thumb|upright=1.20|Bir gaz için hız dağılımı verileri (3 kez) rubidyum maddenin yeni bir aşamaya, Bose-Einstein yoğunlaşması ve keşif teyit atomları. Sol: sadece bir Bose-Einstein yoğunlaşması görünümünü önce. Merkezi: Sadece yoğuşuğu görünümünü sonra Sağ: sonra daha fazla buharlaşması, neredeyse saf yoğuşuk bir örnek.]]
Daha sonra yapılan deneylerin karmaşık etkileşimler ortaya çıkarmasına rağmen, maddenin bu hali ilk olarak Satyendra Nath Bose ve Albert Einstein tarafından 1924-1925 yıllarında genel olarak tahmin edildi. Bose ilk olarak Einstein`a "ışık kuanta"sının (artık foton olarak adlandırılıyor) kuantum istatistiğiyle ilgili bir makale yollamıştır. Einstein bundan etkilenir ve makaleyi İngilizce'den Almanca'ya çevirerek Zeitschrift für Physik Bose için sunar ve makale yayımlanır. (Einstein'in baskı metni bir ara kaybolduğunun düşünülmesine rağmen Leiden Üniversitesinde 2005 yılında bulunur <ref>{{Web kaynağı | url = http://www.lorentz.leidenuniv.nl/history/Einstein_archive/ | başlık = Leiden University Einstein archive | yayıncı = Lorentz.leidenuniv.nl | tarih = 27 Ekim 1920 | erişimtarihi = 23 Mart 2011 | arşivurl = http://web.archive.org/web/20150519023226/http://www.lorentz.leidenuniv.nl:80/history/Einstein_archive/ | arşivtarihi = 19 Mayıs 2015}}</ref>). Einstein daha sonra iki farklı makalede Bose `un fikirlerini madde parçacıkları konusuna genişletir <ref>{{cite book |first=Ronald W. |last=Clark |title=Einstein: The Life and Times |publisher=Avon Books |year=1971 |pages=408–409 |isbn=0-380-01159-X }}</ref>. Bose ve Einstein in çalışmaları sonucunda birbiriyle eş parçacıkların tam fırıllarının istatistiksel dağılımını tanımlayan (şimdilerde bozon olarak adlandırılan) Bose-Einstein istatistiği ile yönetilen Bose gazı kavramı ortaya çıkmıştır. . Einstein bozonik atomlarının çok düşük derecelere kadar soğumasının yeni bir madde formu oluşturarak ulaşılabilir en düşük kuantum durgusuna dönüştüğünü göstermiştir.
1938 yılında Fritz London BEC yi <sup>4</sup>He un üstün akışkanlık ve üstün iletkenlik mekanizmasıyla tasarladı <ref>{{Dergi kaynağı |first=F. |last=London |title=The λ-Phenomenon of Liquid Helium and the Bose–Einstein Degeneracy |journal=[[Nature (journal)|Nature]] |volume=141 |issue=3571 |pages=643–644 |year=1938 |doi=10.1038/141643a0 |bibcode = 1938Natur.141..643L }}</ref><ref>London, F. ''Superfluids'' Vol.I and II, (reprinted New York: Dover 1964)</ref>.
1995 yılında, ilk gaz
Bu BEC ye geçiş belirgin içsel serbestlik derecesi ile etkileşmeyen parçacıklar içeren üç boyutlu üniform gazların kritik sıcaklığın altında oluşur:
:<math>T_c=\left(\frac{n}{\zeta(3/2)}\right)^{2/3}\frac{2\pi \hbar^2}{ m k_B} \approx 3.3125 \ \frac{\hbar^2 n^{2/3}}{m k_B} </math>
79. satır:
===Gross-Pitaevskii haricindeki modeller===
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
İlk saf Bose-Einstein yoğuşuğu 5 Haziran 1995 yılında Eric Cornell, Carl Wieman ve JILA daki meslektaşları tarafından oluşturuldu. Bu çalışmayı lazer soğutucu ve manyetik buharlaşmalı soğutucu kullanarak, 170 NK dan düşük yaklaşık 2 bin rubidiım-87 atomu içeren seyreltilmiş buharı soğutarak yapmışlardır. 4 ay sonra MİT’ten Wolfgang Ketterle sodium-23 den yapılmış bir yoğuşkanı oluşturdu. Ketterle’nin yoğuşkanı yaklaşık 100 kat daha fazla atom içerir. Bu durum ona 2 farklı
Bose-Einstein
==Hız Dağılımı Grafiği==
Bu makaleye eşlik eden figürde, hız dağılım bilgisi gaz halindeki rubidyum atomlarının Bose-Einstein yoğuşuğu oluşturmasını işaret eder. Sahte renkler her hızdaki atomların sayılarını belirtir (kırmızı en az sayıda, beyaz en çok sayıda). Beyaz ve açık mavi renkleriyle görülen alanlar en düşük hızları temsil eder. Zirve Heisenberg belirsizlik prensibinden dolayı sonsuz değildir; Atomlar boşlukta belirli bir alanda sıkışmadığı sürece hız dağılımları belirli bir minimum genişliktedir. Bu genişlik manyetik sıkışma potansiyelin eğriliği tarafından belirlenir. Daha sıkıca kapatılmış yönler daha büyük genişlikte hız dağılımlarına sahiptir. Bu anizotropinin sağdaki zirvesi saf kuantum-mekaniği etkisidir ve soldaki normal dağılımda bulunmaz. Bu grafik 1999 da Ralph Baierlein tarafından yazılan Thermal Physics [24] kitabının kapağında kullanılmıştır.
110. satır:
Bu denklemde <math>\ell</math> tekli yüklenen girdaptan büyüktür ve bu çoklu yüklenen girdapların bozunmaya dayanıksız olduğunu gösterir. Bu çalışma ayrıca metastabl durumlarda daha uzun yaşam süresi olduğunu da gösterdi. BEC’lerde girdap oluşumunu, tek yönlü koyu solitonların oluşumu ile yakından ilişkilidir. Bu topolojik objeler düğüm yüzeylerde faz yöntü türevi belirtir ve bu da şeklini yayılma ve etkileşimde korumasını sağlar. Solüsyonlar hiç yük taşımasa veya çürümeye meyilli olsa bile, nispeten uzun ömürlü koyu solutanlar üretilmiş ve yoğun olarak çalışılmıştır.
===Çekici Etkileşimler===
1995-2000 yılları arasında Rice Üniversitesi'nde Randall Hulet liderliğindeki deneyler, çekici etkileşimler ile lityum yoğuşukların sadece belirli bir kritik atom numarasına kadar sabit var olabileceğini gösterdi. Bu kritik katsayının ötesinde, çekimin maksimum olduğu sıfır noktasındaki harmonik hapsolmuş potansiyel enerji, süpernova patlamasını anımsatan yoğuşmuş enerjinin patlamasıyla çökmelere neden olur. Lityum atomlarının su ile soğutulmuş gazlarından, birinci
Cornell, Wieman ve çalışma arkadaşlarının oluşturduğu JILA takımı 2000 yılında çekim
JILA takımı manyetik alan kuvvetini arttırdığında
===Güncel araştırmalar===
Maddenin daha sık karşılaşılan durumlara kıyasla, Bose-Einstein
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.
Bose Einstein
İlk moleküler Bose-Einstein
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.
===İzotoplar===
|