Kvanttikondensoidussa

Kvanttikondensoidussa tilassa suuri osa järjestelmän hiukkasista asettuu samaan alimpaan energiatasoon ja muodostaa yhteisen makroskooppisen aaltofunktion. Tämä ilmiö, joka ilmentyy erityisesti bosonihiukkasissa, johtaa kvanttisien ilmiöiden näkyviin makroskooppisiin skenaarioihin, kuten pitkäaikaiseen koherenssiin ja häviämättömään interferenssiin. Kvanttikondensaation muodostuminen vaatii yleensä erittäin matalia lämpötiloja tai vahvaa hiukkasten vuorovaikutusta.

Kvanttikondensaatio ilmenee useissa muodoissa. Bose-Einstein-kondensaatio (BEC) tapahtuu bosoneille, jolloin suurin osa hiukkasista laskeutuu samaan alimpaan tilaan ja jakaa yhden yhteisen aaltofunktion. BEC:itä on tutkittu erityisesti ultralaajasti jäähdytetyissä alkali-atomijärjestelmissä. Fermionien kondensaation muotoja ovat fermionikondensaatiot, joissa hiukkaset muodostavat Cooperin parien kaltaisia pareja ja johtavat superfluidaatioon; nämä ilmiöt havaitaan ultralaajuisissa fermi­gaaseissa, kuten li-6- ja k-40-järjestelmissä. Lisäksi exciton-polariton kondensaatiot kehittyvät puolijohteissa mikrokaviteeteissa, missä valon ja aineen osat muodostavat makroskooppisen, koherentisen tilan.

Ominaisuudet ja havainnotKvanttikondensaatiot ovat pitkäaikaisen koherenssin, makroskooppisen aaltofunktion ja usein superfluidaalisen virtauksen yhteydessä. Ne voivat ilmentyä interferenssikuvioina, kvanttisina vorteksien muodostumana ja herkkyytenä pienille ulkoisille pakotuksille. Korrelaatiot ulottuvat suurelle pituus- ja aikaskaalalle, mikä mahdollistaa kvanttisanaston käytön erilaisten koherenttien tilojen tutkimiseen ja kvanttisimu­lointiin.

Merkitys ja sovellukset Venymättömien koherenssien hallinta kvanttikondensoiduissa mahdollistaa tarkat interferometriset mittaukset, kvanttisimu­loinnin malleja ja uudenlaisia materiaalitutkimuksia. Vaikutusalue kattaa sekä perusfysiikan että sovellukset, kuten kvanttiteknologian kehittämisen sekä matalalämpötiloissa toimivien viskoosien ja superfluideiden tutkimuksen.