物质结构理论玻色-爱因斯坦凝聚态 - 发现
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发布时间:2024-09-17 04:52
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时间:2024-10-01 14:20
1938年,彼得·卡比萨、约翰·艾伦和唐·麦色纳在研究中发现,当氦-4的温度降至2.2开尔文时,它会进入一种名为玻色-爱因斯坦凝聚态的超液体状态,这种液体表现出独特性质,如零黏度和量子化的漩涡。人们很快认识到这种现象背后的原理是玻色-爱因斯坦凝聚效应。虽然康奈尔和威曼在实验室中观察到的气态玻色-爱因斯坦凝聚具有超液体特性,但通常氦-4不被视为真正的玻色-爱因斯坦凝聚,因为它是液态且原子间作用较强,需要调整理论以适应这种特殊状态。
真正的玻色-爱因斯坦凝聚首次由康奈尔和威曼,以及他们在天体物理实验室联合研究所的同事在1995年6月5日实现,他们通过激光冷却和磁阱蒸发冷却技术,将约2000个稀薄的铷-87原子降至170nK低温,从而得到了凝聚。四个月后,麻省理工学院的沃尔夫冈·凯特勒独立地实现了这一突破,他的凝聚包含约100倍的原子,使得量子衍射等实验成为可能。2001年,这三位科学家因此研究成果共享了诺贝尔物理学奖。
他们的发现激发了后续的实验热潮,如2003年,施布鲁克大学的鲁道尔夫·格里姆、科罗拉多大学鲍尔德分校的德波拉·金和凯特勒甚至制造出了首个由分子构成的玻色-爱因斯坦凝聚。然而,这种凝聚态非常不稳定,对外界微小的干扰就会导致其温度升高,分解为单个原子状态,因此在短期内,实际应用的前景还不明朗。