BoseEinsteinkondenzáció

Bose–Einstein-kondenzáció (BEC) olyan kvantumállapot, amelyben sok azonos boszón részecske egyszerre foglalja el a rendszer legkisebb energiaállapotát. Ebben az állapotban a részecskék fázisa koherens, és a rendszer makroszkopikus fáziskohéziót mutat. A jelenséget Karl Bose és Albert Einstein 1924–1925-ben teoretikusan előrejelzték.

A kondenzáció alacsony hőmérsékletű, mérsékelt kölcsönhatású vagy gyakorlatilag kölcsönhatások nélküli gázoknál jelenik meg, amikor a részecskék száma olyan módon halad meg a rendszer „részecske-szintjeit”, hogy a többség a legkisebb energiaállapotba lép. A kritikus hőmérséklet Tc függ a részecskék számától, a trap (csapda) paramétereitől és a dimenziótól; gyakorlati megvalósításban gyakran trapban lévő, ultrakristályos atomokat hűtenek nanokelvin tartományba.

Az első laboratóriumi megvalósításra 1995-ben került sor rubídium-87 atomokkal, Eric A. Cornell, Carl E. Wieman és Wolfgang Ketterle munkája nyomán. A kísérletet lézeres hűtés, magneto-optikai csapda és evaporatív hűtés kombinációja tette lehetővé. Azóta BEC-ket sokféle alkalmas boszón rendszeren hoztak létre, és a fáziskoherencia, az interferencia mintázatok és a kvantumfolyamatok kiemelkedő eszközei lettek.

Jellemző tulajdonságai közé tartozik a hosszú tartó koherencia, a szuperfolyásra utaló jelenségek és a makroszkopikus térfázis-átalakítás. Típusosan atomos BEC-ket vizsgálnak, de léteznek kvázi részecskékkel is jellemzett kondenzációk, például exciton-polaritont vagy magnókat condensáló rendszerek. A BEC fontos eszköz kvantumszimulációhoz, precíz méréshez és alapkutatáshoz a kvantumfizika területén.