Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Антология выдающихся достижений в науке и технике. Часть 37: лауреаты Нобелевской премии по физике за 2000-2004 гг.

Открытие конденсации Бозе-Эйнштейна.

Очередным проникновением пытливого ума человеческого в тайны окружающего нас микромира материи стало открытие в 1995 г. американскими и немецким физиками-экспериментаторами нового состояния вещества в экстремальных температурных условиях - Бозе-Эйнштейновского конденсата [11]. Этими учеными-первопроходцами стали талантливые физики - американцы Эрик Аллин Корнелл (рис.5), Карл Виман (рис.6) и немец Вольфганг Кеттерле (рис.7) [1].

Выдающийся американский физик-экспериментатор Эрик Аллин Корнелл (Eric Allin Cornell, 1961 г. рождения), лауреат Нобелевской премии по физике за 2001 г

Рис.5. Выдающийся американский физик-экспериментатор Эрик Аллин Корнелл (Eric Allin Cornell, 1961 г. рождения), лауреат Нобелевской премии по физике за 2001 г.

Материальная субстанция, впервые полученная опытным путем работавшими в различных американских научно-исследовательских учреждениях (Э.А. Корнелл в Национальном институте стандартов; К. Виман в Колорадском университете; В. Кеттерле в Массачусетском технологическом институте) указанными учеными-физиками в результате так называемой конденсации Бозе-Эйнштейна при сверхнизких температурах (около 20-10-9 К), в природе сама по себе не существует [12-15]. Возможность существования вещества в таком новом физическом состоянии предсказали еще в 1920-х годах выдающиеся физики - теоретики из Индии Шатьендранат Бозе (1894-1974 гг.) и Германии Альберт Эйнштейн (1879-1955 гг.) [1, 16]. В июне 1995 г. Э.А. Корнелл и К. Виман экспериментально получили маленькое "пятнышко" субстанции Бозе-Эйнштейна, состоящее из 2000 переохлажденных атомов щелочного элемента рубидия Rb.

Выдающийся американский физик-экспериментатор Карл Виман (Carl Wieman, 1951 г. рождения), лауреат Нобелевской премии по физике за 2001 г

Рис.6. Выдающийся американский физик-экспериментатор Карл Виман (Carl Wieman, 1951 г. рождения), лауреат Нобелевской премии по физике за 2001 г.

Выдающийся немецкий физик-экспериментатор Вольфганг Кеттерле (Wolfgang Ketterle, 1957 г. рождения), лауреат Нобелевской премии по физике за 2001 г

Рис.7. Выдающийся немецкий физик-экспериментатор Вольфганг Кеттерле (Wolfgang Ketterle, 1957 г. рождения), лауреат Нобелевской премии по физике за 2001 г.

Для получения конденсации Бозе-Эйнштейна в газе этого металла, для которой характерным является то, что при очень низкой конечной температуре практически все входящие в ее состав атомы (молекулы) заполняют один энергетический уровень, соответствующий их нулевому импульсу (количеству движения), данные физики-экспериментаторы "улавливали" атомы щелочного химического элемента рубидия Rb "магнитными ловушками", а затем путем их (атомов) сверхглубокого охлаждения (до температур порядка 10-5 К)"паутиной" из лазерных лучей резко замедляли их движение [15]. Заметим, что в используемых ими "магнитных ловушках" исключалось взаимодействие этих атомов со стенками низкотемпературного сосуда (роль стенки такого сосуда при этом играло магнитное поле параболической конфигурации). Используя далее технику физического эксперимента, похожую на обычное выпаривание ("метод испарительного охлаждения"), эти физики избавлялись от самых "горячих" (быстрых) атомов и работали с указанными атомами в состоянии, близком к абсолютному нулю температуры (при температурах порядка 10-8 К) [11, 15]. В результате таких сверхтонких оптических манипуляций (в рабочий объем конденсируемого газа вводить ничего другого материального было нельзя - в противном случае "погибала" уникальная конденсируемая среда [17]) на атомарном уровне им при фантастически низкой температуре (около 2-10-8 К) удалось получить бозе-эйнштейновскую конденсацию разреженного газа с атомами рубидия Rb [15, 17]. В 1995 г., несколькими месяцами спустя, В. Кеттерле удалось не только повторить научные результаты Э.А. Корнелла и К. Вимана, но и получить при использовании в подобных низкотемпературных опытах другого щелочного элемента из периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева натрия Na значительно большее количество бозе-эйнштейновского конденсата (до 105 переохлажденных атомов этого элемента) [17]. Кроме того, в 1997 г.В. Кеттерле при изучении этого уникального бозе - эйнштейновского конденсата разреженного газа щелочного металла (с его плотностью порядка 1021 м-3) показал, что поведение атомов натрия Na в таком конденсате полностью согласовано и в нем сгусток этих атомов колеблется в унисон и когерентно. Ему удалось под действием сил земной гравитации сформировать из нового агрегатного состояния вещества своего рода лазерный "атомарный луч", состоящий не из световых квазичастиц (фотонов), а из микрочастиц, обладающих массой покоя [15]. Профессор физики Даниэл Клеппнер об открытии конденсации Бозе-Эйнштейна сказал следующие примечательные слова [15]:". Демонстрация того факта, что атомы могут существовать в своего рода квантово-механическом унисонном состоянии окажет значительное влияние на многие разделы физического знания. Картина слияния атомных волн и реализация, так сказать, атомного лазера поразили научное воображение множества физиков". Ученым-физикам понадобилось фактически 70 лет, чтобы экспериментально подтвердить теорию конденсата Бозе-Эйнштейна, предложенную в 1924-1925 гг. [1, 4]. Где может найти прикладное применение данное новое открытие выдающихся ученых-физиков? Прежде всего, при создании сверхпрецизионных атомных часов, ультраминиатюрных электронных схем и квантовых компьютеров, обладающих невообразимым быстродействием [15, 17]. В 2001 г. Э.А. Корнелл, К. Виман и В. Кеттерле "за экспериментальное наблюдение бозе-эйнштейновской конденсации в разреженных газах атомов щелочных металлов и за первые фундаментальные исследования свойств таких конденсатов" были удостоены Нобелевской премии по физике [1]. Об этом важном событии в мире науки академик РАН Ю.М. Каган (РНЦ "Курчатовский институт", РФ) сказал [17]:". Нобелевской премией по физике за 2001 г. были отмечены выдающиеся работы, которым суждено сыграть заметную роль в современной науке".

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее