Propriedades Condensadas de Bose-Einstein, Aplicações

O Condensado de Bose-Einstein é um estado de matéria que ocorre em certas partículas a temperaturas próximas do zero absoluto. Durante muito tempo pensou-se que os três possíveis estados de agregação da matéria eram sólidos, líquidos e gasosos.

Então o quarto estado foi descoberto: plasma; e o condensado de Bose-Einstein é considerado o quinto estado. A propriedade característica é que as partículas condensado comportam-se como um grande sistema quântico em vez de, como é normal (como um conjunto de sistemas quânticos individuais ou como um agrupamento de átomos).

Em outras palavras, pode-se dizer que todo o conjunto de átomos que compõem o condensado de Bose-Einstein se comporta como se fosse um único átomo.

Índice

• 1 origem
• 2 Obtenção
  • 2.1 Os bósons
  • 2.2 Todos os átomos são o mesmo átomo
• 3 Propriedades
• 4 aplicações
  • 4.1 Condensado Bose-Einstein e física quântica
• 5 referências

Origem

Como muitas das descobertas científicas mais recentes, a existência do condensado foi teoricamente deduzida antes que houvesse evidência empírica de sua existência.

Assim, Albert Einstein e Satyendra Nath Bose, teoricamente, previram esse fenômeno em uma publicação conjunta na década de 1920. Eles o fizeram primeiro para o caso de fótons e depois para o caso de átomos gasosos hipotéticos.

Demonstrando a sua existência real não tinha sido possível até algumas décadas atrás, quando era possível refrigerar uma amostra a temperaturas baixas o suficiente para verificar o que foi antecipado equações verdade.

Obtenção

O condensado de Bose-Einstein foi obtida em 1995 por Eric Cornell, Wieman e Wolfgang Ketterle Carlo que, como resultado, acabaria dividiu o Prêmio Nobel de Física de 2001.

Para alcançar Bose-Einstein recorreu a um certo número de técnicas experimentais física atómica, com o que conseguiu atingir a temperatura 0,00000002 graus Kelvin acima do zero absoluto (muito mais baixa do que a temperatura mais baixa observada na temperatura do espaço exterior) .

Eric Cornell e Carlo Weiman usaram essas técnicas em um gás diluído composto de átomos de rubídio; De sua parte, Wolfgang Ketterle aplicou pouco tempo depois os átomos de sódio.

Os bósons

O nome Boson é usado em homenagem ao físico nascido na Índia, Satyendra Nath Bose. Na física das partículas, dois tipos básicos de partículas elementares são considerados: bósons e ferminações.

O que determina se uma partícula é um bóson ou um férmion é se seu spin é inteiro ou meio inteiro. Em última análise, os bósons são as partículas responsáveis ​​por transmitir forças de interação entre os férmions.

Apenas as partículas bosônicas podem ter esse estado de condensado de Bose-Einstein: se as partículas que são resfriadas são férmions, o que é alcançado é chamado de líquido Fermi.

Isso ocorre porque os bósons, ao contrário de férmions, não precisa cumprir o princípio de exclusão de Pauli, que afirma que duas partículas idênticas não podem estar simultaneamente no mesmo estado quântico.

Todos os átomos são o mesmo átomo

Em um condensado de Bose-Einstein, todos os átomos são absolutamente iguais. Desta forma, os átomos mais condensados ​​estão no mesmo nível quântico, descendo para o nível de energia mais baixo possível.

Ao compartilhar esse mesmo estado quântico e ter a mesma energia (mínima), os átomos são indistinguíveis e se comportam como um único "super-átomo".

Propriedades

O facto de todos os átomos com propriedades idênticas envolve uma série de certas propriedades teóricos: átomos de ocupar o mesmo volume, de dispersão de luz da mesma cor e um meio homogéneo é constituído, entre outras funcionalidades.

Essas propriedades são semelhantes às do laser ideal, que emite uma luz coerente (espacial e temporal), uniforme, monocromática, na qual todas as ondas e fótons são absolutamente iguais e se movem na mesma direção, o que, idealmente, não é dissipar

Aplicações

As possibilidades oferecidas por este novo estado da matéria são muitas, algumas realmente surpreendentes. Entre as atuais ou em desenvolvimento, as aplicações mais interessantes dos condensados ​​de Bose-Einstein são as seguintes:

- Seu uso em conjunto com lasers de átomos para criar nanoestruturas de alta precisão.

- Detecção da intensidade do campo gravitacional.

- Fabricação de relógios atômicos mais precisos e estáveis ​​que os existentes atualmente.

- Simulações, em pequena escala, para o estudo de certos fenômenos cosmológicos.

- Aplicações de superfluidez e supercondutividade.

- Aplicações derivadas do fenômeno conhecido como luz lenta ou luz lenta; por exemplo, no teletransporte ou no promissor campo da computação quântica.

- Aprofundar o conhecimento da mecânica quântica, realizando experimentos mais complexos e não lineares, bem como a verificação de certas teorias recentemente formuladas.Os condensados ​​oferecem a possibilidade de recriar nos fenômenos laboratoriais que acontecem a anos-luz.

Como você pode ver, os condensados ​​de Bose-Einstein podem ser usados ​​não apenas para desenvolver novas técnicas, mas também para refinar algumas técnicas que já existem.

Não em vão oferecem grande precisão e confiabilidade, o que é possível devido a sua coerência de fase no campo atômico, o que facilita um grande controle de tempo e distâncias.

Portanto, os condensados ​​de Bose-Einstein podem se tornar tão revolucionários quanto o próprio laser, uma vez que eles têm muitas propriedades em comum. No entanto, o grande problema para que isso ocorra está na temperatura em que esses condensados ​​são produzidos.

Assim, a dificuldade está em quão complicado é obtê-los e em sua manutenção dispendiosa. Por todas essas razões, a maioria dos esforços atualmente se concentra principalmente em sua aplicação à pesquisa básica.

Condensado Bose-Einstein e física quântica

A demonstração da existência de condensados ​​de Bose-Einstein ofereceu uma ferramenta nova e importante para o estudo de novos fenômenos físicos em áreas muito diversas.

Não há dúvida de que sua coerência no nível macroscópico facilita o estudo, a compreensão e a demonstração das leis da física quântica.

No entanto, o fato de que temperaturas próximas ao zero absoluto são necessárias para alcançar este estado da matéria é um inconveniente sério para obter o máximo de suas incríveis propriedades.

Referências

1. Condensado de Bose-Einstein (n.d.). Na Wikipedia. Retirado em 6 de abril de 2018, de es.wikipedia.org.
2. Condensado de Bose-Einstein. (n.d.) Na Wikipedia. Retirado em 6 de abril de 2018, de en.wikipedia.org.
3. Eric Cornell e Carl Wieman (1998). Condensado Bose-Einstein, "Pesquisa e Ciência".
4. A. Cornell e C. E. Wieman (1998). "O condensado de Bose-Einstein". Scientific American.
5. Bosón (n.d.). Na Wikipedia. Retirado em 6 de abril de 2018, de es.wikipedia.org.
6. Bóson (n.d.). Na Wikipedia. Retirado em 6 de abril de 2018, de en.wikipedia.org.