Peto stanje materije, simulirano u laboratoriji: najčudnija Ajnštajnova pretpostavka je potvrđena

Bose-Ajnštajnov kondenzat (BEC), peto stanje materije (tečno, gasovito, čvrsto, plazma), uspešno je stvoreno u laboratorijskim uslovima u revolucionarnom eksperimentu, potvrđujući jednu od najneobičnijih pretpostavki Alberta Ajnštajna. U ovom stanju, kada se atomi ohlade do gotovo apsolutne nule, ponašaju se kao jedinstvena kvantna čestica. Iako je BEC prvi put razvijen 1995. godine, nedavni napredak u tehnologiji dodatno je unapredio ovo dostignuće.

Ovo dostignuće takođe je donelo nove uvide u kvantnu mehaniku i fiziku ultra-niskih temperatura, koje su Ajnštajn i indijski fizičar Satyendra Bose predvideli 1920-ih. Sedamdeset godina kasnije, istraživači sa Univerziteta u Koloradu u Bolderu pokazali su da su Bose i Ajnštajn bili u pravu. Od tada, BEC je postao ključni alat za proučavanje kvantnih karakteristika atoma.

Kvantni fenomen otkriven: Bose-Ajnštajnov kondenzat

BEC nastaje kada čestice poznate kao bozoni, zauzmu isto kvantno stanje i formiraju se u jedinstveni entitet sa zajedničkim svojstvima. Rezultat je nepredvidljivo, ali usklađeno ponašanje atoma, slično “superatomu” koji prkosi konvencionalnoj fizici. Naučnici mogu proučavati pojave poput superfluidnosti (tok materije bez trenja) i kvantne sprege (čestice ostaju povezane čak i na ogromnim udaljenostima).

Prema istraživanju, razvoj ovog dipolarnog BEC-a otvara put za stvaranje dodatnih egzotičnih tipova materije, uključujući “egzotične dipolarne kapljice, samooraganizovane kristalne faze i dipolarne spin tečnosti u optičkim rešetkama”. Pored ovih, ovaj novi BEC može omogućiti desetine potencijalnih primena.

Nature

Zbog precizne kontrole temperature potrebne da bi se atomi doveli blizu apsolutne nule, stvaranje BEC-a dugo se smatralo nemogućim. Međutim, zahvaljujući napretku u magnetnom zadržavanju i hlađenju laserom, naučnici danas mogu detaljno proučavati ovo misteriozno stanje materije. Više od jednog veka nakon što je prvi put uvedeno u poznatu oblast fizike, malo poznato peto stanje materije, nastavlja da fascinira.

Ajnštajnova najčudnija pretpostavka postaje stvarnost

Sredinom 1920-ih, Albert Ajnštajn i Satyendra Nath Bose predvideli su postojanje neobičnog kvantnog stanja materije koje će kasnije nositi njihova imena: Bose-Ajnštajnov kondenzat (BEC). Smatralo se da bi čestice, ako se zadrže na niskim gustinama i ohlade na ekstremno niske temperature, samo nekoliko stepeni iznad apsolutne nule (-459,67°F), mogle da se spoje u neprepoznatljivu celinu.

BEC je u početku delovao kao potpuno teorijski koncept. Verovalo se da bi bozoni na ekstremno niskim temperaturama postali jedna kvantna talasna funkcija, gubeći svoje individualne karakteristike. Decenijama ova teorija nije bila dokazana i suprotstavljala se prihvaćenoj fizici. Ajnštajnova pretpostavka je potvrđena 1995. godine kada su istraživači sa Univerziteta u Koloradu uspešno stvorili BEC koristeći rubidijum.

Ovo značajno dostignuće u kvantnoj fizici donelo im je Nobelovu nagradu 2001. godine. Od tada, BEC je postao centar istraživanja, pružajući duboko razumevanje osnovnih pitanja o prirodi energije i materije. Nova istraživanja su omogućena zahvaljujući BEC-u, posebno u oblastima poput supravodljivosti, kvantnog računarstva, pa čak i razumevanja crnih rupa.

BEC i budućnost nauke i tehnologije

Razvoj BEC-a podstakao je dalju kreativnost u istraživanju kvantnog sveta. Naučnici sada istražuju potencijalne primene BEC-a u kvantnoj teleportaciji i naprednim senzorima za komunikaciju i navigaciju. Uz dalji napredak u tehnologiji hlađenja, istraživači se nadaju da će razviti još stabilnije i dugotrajnije BEC-ove, čime bi proširili mogućnosti proučavanja granica materije i energije.

BEC bi mogao poslužiti kao model za istraživanje interakcija između tamne materije i drugih vrsta materije, budući da se ponaša drugačije od konvencionalne materije. Laboratorijska sinteza Bose-Ajnštajnovog kondenzata potvrdila je jednu od najčudnijih Ajnštajnovih pretpostavki, pomerajući granice savremene nauke. Ovo dostignuće ima potencijal da transformiše tehnologiju u narednim decenijama, piše ElDiario24.