Yaqinda e'lon qilingan hisobotda Kolumbiya universitetining Will Lab jamoasi BEC chegarasini kesib o'tish va 5 nanoKelvin (= 5 X 10) ultrasovuq haroratda NaCs molekulalarining Bose-Eienstein kondensatini (BEC) yaratishda muvaffaqiyatga erishganligi haqida xabar beradi.-9 Kelvin). Molekulyar kvant kondensati barqaror edi, umri taxminan 2 soniya edi. Bu molekulyar BECning bir necha o'n yillik izlanishlarini tugatadi. Bu ilm-fandagi ajoyib yutuq va muhim bosqichdir.
Ma'lumki, materiya uchta holatdan birida bo'ladi, ya'ni. harorat va bosim kabi tashqi sharoitlarga qarab qattiq, suyuq yoki gaz. Masalan, H2O muz, suv yoki bugʻ shaklida oddiy tashqi sharoitda topiladi.
Harorat 6000-10,000 XNUMX Kelvindan yuqori bo'lganda, materiya ionlanadi va plazmaga aylanadi, to'rtinchi holat materiya.
Agar harorat mutlaq nolga yaqin bo'lsa, materiyaning holati qanday bo'ladi?
1924-25 yillarda Satyendra Nath Bose va Albert Eynshteyn nazariy bashorat qilishdi, agar bozon zarralar (ya'ni butun spin qiymatiga ega bo'lgan ob'ektlar) mutlaq nolga yaqin ultra past haroratgacha sovutilsa, zarralar kvant mexanikasi qonunlari bilan boshqariladigan umumiy xususiyatlar va xatti-harakatlarga ega bo'lgan yagona, kattaroq ob'ektga birlashadi. Bose-Eynshteyn kondensati (BEC) deb nomlangan bu holat materiyaning beshinchi holati deb hisoblangan.
| Materiya holatlari | Mavjudlikning harorat oralig'i |
| Plasma | 6000–10,000 XNUMXK dan yuqori |
| Gaz | Suv uchun, normal atmosfera bosimida 100 ° C dan yuqori |
| Suyuq | Suv uchun 4 ° C dan 100 ° C gacha |
| qattiq | Suv uchun, pastda, 0 ° C |
| Bose-Eisenstein kondensati (BEC) | Mutlaq nolga yaqin Atom bozonlari uchun taxminan 400 nanoKelkin Miloddan avvalgi molekulyar uchun taxminan 5 nanokelvin {1 nanoKelvin (nK) = 10 -9 Kelvin} Mutlaq nol = 0 kelvin = -273 ° S |
Bose-Eynshteyn kondensatining (BEC) nazariy bashorati, materiyaning beshinchi holati, qariyb yetmish yil o'tgach, 1995 yilda Erik Kornel va Karl Viman rubidiy atomlari gazida birinchi BECni yaratgandan so'ng haqiqatga aylandi va ko'p o'tmay, Volfgang Ketterle ishlab chiqardi. natriy atomlari gazidagi BEC. Uchlik birgalikda 2001 yil fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi.Ishqoriy atomlarning suyultirilgan gazlarida Bose-Eynshteyn kondensatsiyasiga erishish va kondensatlarning xususiyatlarini dastlabki fundamental tadqiqotlar uchun".
Materiyaning beshinchi holati fanidagi yutuqlar xronologiyasi
| Milestones |
| 1924-25: materiyaning beshinchi holatini nazariy bashorat qilish. Satyendra Nath Bose va Albert Eynshteyn mutlaq nolga yaqin sovigan bozon zarralari guruhi kvant mexanikasi qonunlari asosida umumiy xossalari va xatti-harakatlariga ega boʻlgan yagona, kattaroq oʻta mavjud boʻlib birlashishi haqida nazariy bashorat qilishdi. |
| 1995 yil: materiyaning beshinchi holatining kashf etilishi - birinchi atom BEClar yaratilgan. Bose va Eynshteynning nazariy bashorati 70 yildan keyin Erik Kornel va Karl Viman rubidiy atomlari gazida birinchi BECni yaratgandan so'ng haqiqatga aylandi va ko'p o'tmay, Volfgang Ketterle natriy atomlari gazida BEC hosil qildi. |
| Molekulyar BCElar NanoKelvinda ultra sovutishni talab qiladigan molekulyar BCElarni izlash (10-9 Kelvin) qator |
| 2008: Debora Jin va Jun Ye kaliy-rubidiy molekulalarining gazini taxminan 350 nanoKelvingacha sovutdi. |
| 2023: Ian Stevenson va boshq lazerli sovutish va magnit manipulyatsiyalar kombinatsiyasidan foydalangan holda 300 nanoKelvin (nK) haroratda natriy-seziy (Na-Cs) molekulalarining birinchi ultrasovuq gazini yaratdi. |
| 2023: Nikkolo Bigagli va boshq natriy-seziy molekulalarining bozonik gazining ishlash muddatini bir necha millisekunddan bir soniyagacha uzaytirish uchun mikroto'lqinlardan foydalangan, bu ularni sovutish uchun birinchi muhim qadamdir. Uzoq muddatli namunalari bilan ular haroratni 36 nanoKelvinga tushirdilar - bu molekulalarning BEC hosil qilishi uchun zarur bo'lgan haroratdan kamroq. |
| 2024: Nikkolo Bigagli va boshq 5 nanoKelvin (nK) ultrasovuq haroratda molekulyar bozonlarning (NaCs molekulalari) BEC hosil qiladi. |
1995-yilda kashf etilganidan beri butun dunyodagi laboratoriyalar va Xalqaro kosmik stansiyada (XKS) muntazam ravishda har xil turdagi atomlardan atomik BEClar ishlab chiqariladi.
molekulyar Bose-Eynshteyn kondensati (BEC)
Atomlar oddiy, qutbli o'zaro ta'sirga ega bo'lmagan yumaloq jismlardir. Shunday qilib, tadqiqotchilar doimo molekulalardan Bose-Eynshteyn kondensatini (BEC) yaratish haqida o'ylashgan. Ammo molekulyar BEK hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan bir necha nanoKelvin (nK) gacha molekulalarni sovutish texnologiyasi yo'qligi sababli turli xil elementlarning ikkita atomidan tashkil topgan oddiy molekulalarning BEKlarini yaratish mumkin emas edi.
Kolumbiya universitetining Uill laboratoriyasi tadqiqotchilari doimiy ravishda ultrasovuq texnologiyasini ishlab chiqish ustida ishladilar. 2008 yilda ular kaliy-rubidiy molekulalarining gazini taxminan 350 nanoKelvingacha sovutishga muvaffaq bo'lishdi. Bu kvant simulyatsiyalarini amalga oshirishda, molekulyar to'qnashuvlar va kvant kimyosini o'rganishda yordam berdi, ammo BEC chegarasidan o'ta olmadi. O'tgan yili 2023 yilda ular natriy-tseziy molekulalarining bozonik gazining ishlash muddatini uzaytirish uchun mikroto'lqinlardan foydalanganlar va BEC chegarasiga yaqinroq bo'lgan 36 nanoKelvin pastroq haroratga erisha oldilar.
Yaqinda e'lon qilingan hisobotda Kolumbiya universitetining Will Lab jamoasi BEC chegarasini kesib o'tish va 5 nanoKelvin (= 5 X 10) ultrasovuq haroratda NaCs molekulalarining Bose-Eienstein kondensatini (BEC) yaratishda muvaffaqiyatga erishganligi haqida xabar beradi.-9 Kelvin). Molekulyar kvant kondensati barqaror edi, umri taxminan 2 soniya edi. Bu molekulyar BECning bir necha o'n yillik izlanishlarini tugatadi. Bu ilm-fandagi ajoyib yutuq va muhim bosqichdir.
Molekulyar Bose-Eynshteyn kondensatlarini (BES) yaratish fundamental kvant fizikasi, kvant simulyatsiyalari, ortiqcha suyuqlik va o'ta o'tkazuvchanlik sohasidagi tadqiqotlar va yangi turdagi kvant kompyuteri kabi yangi texnologiyalarni yaratish uchun uzoq muddatli ahamiyatga ega bo'ladi.
***
Manbalar:
- Bigagli, N., Yuan, V., Zhang, S. va boshqalar. Dipolyar molekulalarning Bose-Eynshteyn kondensatsiyasini kuzatish. Tabiat (2024). 03 iyun 2024 yil. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07492-z arXiv da chop etishdan oldingi versiya https://arxiv.org/pdf/2312.10965
- Kolumbiya universiteti 2024. Tadqiqot yangiliklari - Nyu-Yorkdagi eng sovuq laboratoriya yangi kvant taklifiga ega. 03-yil 2024-iyun kuni eʼlon qilingan. Savdoda mavjud https://news.columbia.edu/news/coldest-lab-new-york-has-new-quantum-offering
- Shvetsiya Qirollik Fanlar Akademiyasi. Fizika bo'yicha 2001 yilgi Nobel mukofoti haqida ilg'or ma'lumot - Ishqoriy gazlardagi Bose-Eynshteyn kondensatsiyasi. Bu yerda mavjud https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2001-1.pdf
- NASA. Materiyaning beshinchi holati. Bu yerda mavjud https://science.nasa.gov/biological-physical/stories/the-fifth-state-of-matter/
***
 of NaCs molecules at a ultracold temperature of 5 nanoKelvin (= 5 X 10-9 Kelvin). The molecular quantum condensate was stable with a lifespan of about 2 seconds. This ends several decades long pursuit of molecular BEC. This is a remarkable achievement and a milestone in science.){kind=link}