Prima predetto da Albert Einstein, i condensati di Bose-Einstein rappresentano una strana disposizione di atomi che non è stata verificata nei laboratori fino al 1995. Questi condensati sono gas coerenti, creati a temperature più basse di quelle che si possono trovare ovunque in natura. All'interno di questi condensati, gli atomi perdono le loro identità individuali e si fondono per formare ciò che a volte viene definito un "super atomo".
Bose-Einstein The Condensate Theory
Nel 1924, Satyendra Nath Bose stava studiando l'idea che la luce viaggiava in piccoli pacchetti, ora noti come fotoni. Definì alcune regole per il loro comportamento e le inviò ad Albert Einstein. Nel 1925, Einstein predisse che queste stesse regole si sarebbero applicate agli atomi perché erano anche bosoni, avendo una rotazione intera. Einstein elaborò la sua teoria e scoprì che a quasi tutte le temperature, ci sarebbe stata poca differenza. Tuttavia, ha scoperto che a temperature estremamente fredde dovrebbe verificarsi qualcosa di molto strano - il condensato di Bose-Einstein.
Temperatura condensata di Bose-Einstein
La temperatura è semplicemente una misura del moto atomico. Gli oggetti caldi sono costituiti da atomi che si muovono rapidamente, mentre gli oggetti freddi sono costituiti da atomi che si muovono lentamente. Mentre la velocità dei singoli atomi varia, la velocità media degli atomi rimane costante ad una data temperatura. Quando si discutono i condensati di Bose-Einstein, è necessario utilizzare la scala della temperatura Absolute o Kelvin. Lo zero assoluto è pari a -459 gradi Fahrenheit, la temperatura alla quale cessa ogni movimento. Tuttavia, i condensati di Bose-Einstein si formano solo a temperature inferiori a 100 milionesimi di grado sopra lo zero assoluto.
Formando condensati di Bose-Einstein
Come previsto dalle statistiche di Bose-Einstein, a temperature molto basse , la maggior parte degli atomi in un dato campione esiste nello stesso livello quantico. Con l'avvicinarsi delle temperature allo zero assoluto, sempre più atomi scendono al livello di energia più basso. Quando ciò accade, questi atomi perdono la loro identità individuale. Si sovrappongono l'uno sull'altro, coalizzandosi in un unico blob atomico indistinguibile, noto come condensato di Bose-Einstein. La temperatura più fredda che esiste in natura si trova nello spazio profondo, a circa 3 gradi Kelvin. Tuttavia, nel 1995, Eric Cornell e Carl Wieman riuscirono a raffreddare un campione di 2.000 atomi di Rubidio-87 a meno di 1 miliardesimo di grado sopra lo zero assoluto, generando per la prima volta un condensato di Bose-Einstein.
Come atomi freschi, si comportano più come onde e meno come particelle. Una volta sufficientemente raffreddati, le loro onde si espandono e iniziano a sovrapporsi. Questo è simile alla condensazione del vapore su un coperchio quando è bollito. L'acqua si raggruppa per formare una goccia d'acqua, o condensa. Lo stesso accade con gli atomi, solo che le loro onde si fondono insieme. I condensati di Bose-Einstein sono simili alla luce laser. Tuttavia, al posto dei fotoni che si comportano in modo uniforme, sono gli atomi che esistono in perfetta unione. Come una goccia d'acqua che si condensa, gli atomi a bassa energia si uniscono per formare un grumo denso e indistinguibile. A partire dal 2011, gli scienziati stanno appena iniziando a studiare le proprietà sconosciute dei condensati di Bose-Einstein. Proprio come con il laser, gli scienziati scopriranno senza dubbio molti usi a beneficio della scienza e dell'umanità.
