em todos os lugares que olhamos à nossa volta, vemos matéria. O dispositivo em que estão a ler este artigo, o ar que respiramos, juntamente com toda a vida na terra, é feito de matéria. Podemos dizer com segurança que a matéria é tudo composto de átomos. A razão pela qual vemos a matéria assumir tantas formas diferentes é porque existe em muitos estados diferentes., Geralmente, a matéria existe em uma certa quantidade de estados em condições clássicas, mas quando sujeita a condições extremas, a matéria é encontrada para se comportar em diferentes estados completamente.
um tal estado de matéria, encontrado em condições extremamente críticas, foi descoberto por dois cientistas lendários, Satyendra Nath Bose e Albert Einstein. Este estado de matéria recebeu, portanto, o nome de condensado de Bose-Einstein., Primeiro, porém, para entender o condensado de Bose-Einstein, devemos olhar para os Estados clássicos da matéria, refrescando como os átomos se comportam neles e como a matéria flui de um estado para outro.
The Change of States of Matter
Matter has many states in which it can exist. O estado da matéria depende da interação dos átomos entre si, bem como dos níveis de energia de cada átomo como um todo. A matéria pode mudar de um estado para outro quando sujeita a diferentes temperaturas e pressões., Sob clássico condições físicas, a matéria pode existir em quatro estados:
- Sólida
- Líquido
- Gás
- Plasma
O acima mostra o exemplo clássico para a mudança de estado da matéria, por exemplo, a água (Crédito da Foto : Vecton/)
O melhor exemplo para representar alterações nos estados de matéria é a água. Abaixo de 0 ° C, a água existe em seu estado sólido—gelo. Ao aquecer gelo acima de 0 ° C à pressão normal, converte-se em água líquida., Ao aquecer água líquida acima de 100 ° C a pressão padrão, obtemos vapor, que é a forma gasosa de água. O vapor, quando sofre o processo de ionização, que adiciona ou remove um elétron para criar íons, gera o estado plasmático da água.
the energy of atoms is the governing body to determine in which state of matter a substance is found. Quando damos calor aos átomos, basicamente damos-lhes energia. Essa energia é absorvida pelos átomos à medida que começam a converter essa energia em movimento., Isto é essencialmente o que vemos durante essa mudança de estado da matéria. Os átomos em sólidos têm muito pouca energia e vibram com baixas amplitudes, razão pela qual os sólidos permanecem num só lugar. Quando aquecemos sólidos, damos-lhes energia. Os átomos então começam a vibrar com mais energia e amplitudes mais elevadas. É quando obtemos líquidos e gases, ambos com tendência a fluir, em vez de permanecermos estagnados.
no entanto, quando falamos de condensado de Bose-Einstein, não estamos a falar de termos padrão de condições físicas., Os condensados de Bose-Einstein são geralmente feitos em temperaturas milhões de vezes mais frias do que o próprio espaço. Assim, para obter uma melhor compreensão do condensado de Bose-Einstein, devemos entrar na física quântica de um átomo.
a Dive into the Quantum Realm
Quantum Physics is the branch of physics dealing with subatomic particles and all matter and energy at the smallest scales. A física quântica também descreve as leis que regem um átomo.,
In 1924, Louis-Victor De Broglie claimed that all matter had a wave-like nature. Isto realmente estabeleceu a base para a Física Quântica. O que isso significava era que toda a matéria poderia existir como uma partícula e uma onda ao mesmo tempo! A razão pela qual não vemos esta dualidade de partículas de onda muitas vezes é porque a massa de todos os objetos ao nosso redor tem milhões de milhões de milhões de massa a mais do que as partículas subatômicas com que a física quântica lida., Em suma, os objetos ao nosso redor têm tanta massa que sua natureza de onda é quase invisível, mas em objetos pequenos como elétrons, vemos este fenômeno mais claramente.
The above shows de Broglie matter waves. Acima de partículas é oscilante, como uma onda, bem como movendo-se como uma partícula (crédito da Foto: Maschen/wikimedia commons)
física Quântica também afirma que cada átomo tem sua própria identidade., Cada átomo tem seu próprio comprimento de onda único (uma vez que se comporta como uma onda) e tem sua própria individualidade como uma partícula. Somos capazes de distinguir um átomo de outro devido a certas qualidades, semelhantes a como podemos distinguir entre dois seres humanos. Temos de ter estas leis em mente quando falamos do condensado de Bose-Einstein.
o acima mostra dualidade onda-partícula. A partícula quântica acima também é vista como um pacote de ondas., (Crédito da foto: Thierry Dugnolle/wikimedia commons)
ligar o Microscópio sobre o de Bose-Einstein Condensado
a Maioria de nós sabe que não há temperatura inferior a Zero Absoluto, que é -273 °C ou 0 K. Zero Absoluto é de que a temperatura na qual os átomos têm energia e cessa o movimento completo. Então, o que acontece quando se arrefece um gás com baixa densidade a temperaturas apenas uma fracção acima do Zero absoluto? Bem, a resposta a esta pergunta é… o condensado de Bose-Einstein!,
it was found that upon cooling matter at temperatures just a whisker above 0 K, the material enters another state of matter, appropriately named Bose-Einstein Condensate. Já sabemos que quando os átomos são arrefecidos a temperaturas mais baixas, têm níveis de energia mais baixos. Assim, no Estado condensado de Bose-Einstein, os átomos têm níveis de energia quase nulos.
record the wave-particle duality of atoms covered in Quantum Physics? Em um condensado de Bose-Einstein, todos os átomos de uma substância começam a exibir um comprimento de onda semelhante., Estes comprimentos de onda começam a se sobrepor. Neste ponto, os átomos passam por uma crise de identidade. Em vez de ter múltiplos átomos diferentes exibindo comprimentos de onda diferentes, observamos um único átomo exibindo um único comprimento de onda. Um átomo não pode distinguir-se de outro, por isso consideramos que o átomo único acima mencionado é um “super átomo”.
The above shows a velocity distribution of rubidium atoms., A foto acima mostra uma velocidade de distribuição de gráfico: O mais à esquerda – átomos antes de condensado formado; Médio – um super-átomo só depois de condensado, é formado; mais à Direita – um puro exemplo de condensado (crédito da Foto: Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia / Wikimedia commons)
Conclusão
Para colocar isto de forma muito simples, o de Bose-Einstein Condensado (BEC) é o estado da matéria, onde todos os átomos de uma partícula de começar a agir como um único átomo chamado de um Super-Átomo., Ao contrário de todos os outros estados da matéria, na BEC, todos os átomos vibram em uníssono, ou seja, todos vibram com o mesmo comprimento de onda com o mesmo período de tempo. Este fenômeno poderia permitir que a BEC revolucionasse a computação, tornando possível a realização da computação quântica. Este conceito é imensamente difícil de entender e ainda há uma grande quantidade de pesquisas relacionadas a ele, mas a BEC poderia abrir novas e incríveis portas de realização no mundo da física.