BoseEinsteinkondensasjon

BoseEinsteinkondensasjon, ofte kalt Bose-Einstein kondensasjon (BEC), er en tilstand av materie som oppstår når et stort antall bosoner avkjøles til nær absolutt null temperatur og dermed samles i den laveste kvantetilstanden. Tilstanden ble forutsagt av Satyendra Nath Bose og Albert Einstein i 1920-årene som følge av Bose-statistikken som gjelder partikler med heltallspin. I en BEC behaves som om hele samlingen av partikler deler én felles kvantemekanisk bølge, noe som gir makroskopiske kvanteeffekter som kan observeres på en mesoscales.

For at BoseEinsteinkondensasjon skal oppstå må partikler være bosoner (spin integer) og systemet være kjølt tilstrekkelig lav temperatur samtidig som tettheten er passende. I en ideell tre-dimensjonal gass følger den kritiske temperaturen Tc en relasjon Tc = (2πħ^2 / m k_B) (n / ζ(3/2))^{2/3}, der m er partiklernes masse, n er tettheten og ζ er Riemann-zeta-funksjonen. Ved temperaturer under Tc øker andelen av partikler i grunnstilstanden betydelig, og hele systemet viser langrekkefølget koherens og andre kvantefenomener som vanligvis er karakteristiske for enkeltpartikkel-systemer.

Historisk ble den første eksperimentelle observasjonen av en BEC i atomer gjort i 1995 av Eric Cornell, Carl Wieman og Wolfgang Ketterle ved bruk av rubidium-87. Siden har BEC-er blitt dannet i andre alkaliatomer som natrium-23 og potassium-39, og de har bidratt til studier av kvantekoherens, interferensmønstre og superfluiditet i væsker og gasser. BoseEinsteinkondensasjon har dermed fått betydning for fundamental fysikk, atomfysikk og presisjonsmåling.