Bose-Einsteinkondensat

Bose-Einsteinkondensat er ein materietilstand som kan opptre ved sidan av fast form, flytande, gassform og plasma. Dette skjer ved låg temperatur i kvantemekaniske system som følgjer Bose-Einsteinstatistikk. Karakteristisk for fasen er at ei makroskopisk mengd partiklar okkuperer den mikroskopiske grunntilstanden til systemet. Bose-Einsteinkondensasjon er dermed eit kollektivt fenomen og dei partiklane som okkuperer grunntilstanden kallast eit Bose-Einstein-kondensat.

Fenomenet vart skildra teoretisk i 1920-åra av Satyendra Nath Bose og Albert Einstein.

Bose-Einstein-kondensasjon er ansvarleg for mange interessante og mykje studerte fysiske fenomen, blant desse er superfluiditet og superleiing.

Teori

Bosonar er partiklar med heiltalig spinn og dei blir karakterisert ved at ei vilkårleg mengd partiklar blir tillate å okkupere ein kva for ein som helst mikroskopisk tilstand. Ved termodynamisk likevekt, når det ikkje finst noko Bose-kondensat, er mengda partiklar i kvar tilstand gjeve ved Bose-distribusjonsfunksjonen, som avheng av temperatur og kjemisk potensial. Etter faseovergangen bryt dette biletet delvis saman og ei makroskopisk mengd partiklar finst i den mikroskopiske grunntilstanden til systemet (Resten blir enno skildra av Bose-distribusjonensfunksjonen). Med makroskopisk blir meint av viss N er total mengd partiklar og N₀ er mengder partiklar i kondensatet er N₀/N ulik null når N går mot uendeleg. Denne faseovergangen skjer ved ein gjeven temperatur, som blir kalla kritisk temperatur eller kritisk punkt. Den kritiske temperaturen er låg, men endeleg, det vil sei høgare enn 0 K.

System med Bose-Einstein-kondensasjon

• Superfluid. Superfluiditet som fenomen oppstår fordi det finst eit kondensat som kan røre seg kollektivt utan viskositet. For superflytande helium er biletet av kondensatet meir komplisert enn skildra over, sidan helium er ei væske med forholdsvis sterk vekselverknad mellom partiklane (Det finst per i dag ingen mikroskopisk teori for superflytande helium).
• Superleiarar. Her er partiklane som kondenserer par (Cooper-par) av elektron. Elektron er fermionar, men som par kan dei under gjevne omstende oppføre seg som bosonar og kondensere.
• Ultrakalde, ultratynne gassar. Dette er dei einaste systema kor ein kan sjå Bose-Einstein-kondensasjon i fysiske, nær ideelle, gassar. Desse har ingen praktisk nytte, men er svært viktige i forskingsamanheng.

Kjelder

• Denne artikkelen bygger på «Bose-Einstein-kondensasjon» frå Wikipedia på bokmål, den 10. mai 2012.