2022-11-08

爱因斯坦凝聚态是什么?有什么用?_玻色爱因斯坦凝聚态是什么

想咨询一下关于爱因斯坦凝聚态是什么?有什么用?,玻色爱因斯坦凝聚态是什么,爱因斯坦凝聚态说明什么的问题,大家能帮助我解答一下吗

5 个回答

  • 静以修心丶

    物理学家们把成千上万的分子变成了一个量子态

    这是量子物理学的一个重要里程碑,数以千计的分子被诱导共享相同的量子态,像一个巨大的超级分子一样齐舞。
    这是物理学家们长期追求的目标,他们希望利用复杂的量子系统进行技术应用——但是让一群难以驾驭的分子一起工作相当于散养猫一样困难。
    来自芝加哥大学的物理学家程琴说: “人们已经尝试了几十年,所以我们非常兴奋。我希望这能为多体量子化学开辟新的领域。有证据表明,还有许多发现等着我们去发现。”
    许多粒子作为一个大粒子共享其量子态的概念并不是一个新概念。我们已经实现了这一目标,并且用它对处于一种叫做玻色-爱因斯坦凝聚态的物质状态的单原子云进行了几十年的实验。
    这些是由原子冷却到仅仅比绝对零度高一点点(但是没有达到绝对零度,这时原子停止运动)形成的。这导致它们下沉到能量最低的状态,移动极其缓慢,以至于它们的能量差消失,导致它们在态叠加原理中重叠。其结果是形成了一个高密度的原子云,其作用就像一个“超级原子”或物质波。
    然而,分子是由多个原子结合在一起构成的,因此要想以这种方式驯服它们要困难得多。
    原子是简单的球形物体,而分子可以振动,旋转,携带小磁铁,因为分子可以做很多不同的事情,这使得它们更有用,同时也更难控制。
    为了制造分子玻色-爱因斯坦凝聚体,芝加哥大学物理学家张振东领导的研究小组从原子玻色-爱因斯坦凝聚体开始,使用了6万个铯原子的气体。
    接下来,他们进一步冷却冷凝物,并加大磁场强度,使大约15%的铯原子成对碰撞并结合在一起,形成二铯分子。将未束缚的原子从陷阱中弹出,施加磁场梯度使剩余的分子悬浮并约束在二维结构中。
    通常情况下,分子会向各个方向运动,如果你允许的话,它们的稳定性就要差得多,因为限制了分子,使它们在二维表面上,只能向两个方向移动。
    由此产生的气体是由科学家们发现的分子组成的,这些分子都占据着相同的量子态,具有相同的自旋、取向和振动。
    我们还没有探索分子玻色-爱因斯坦凝聚能做什么,但这是朝着这个方向迈出的重要一步,为未来的实验提供了一块空白的画布。
    不仅是分子凝聚体本身,还有原子和分子玻色-爱因斯坦凝聚体之间的转变。探索这一工作原理将有助于科学家简化这一过程,因此我们可以开发出与其他分子的冷凝液,这些冷凝液可能更容易维护,或更有效地用于不同的技术应用。
    以传统的方式来思考化学,你会想到一些原子和分子碰撞,形成一个新的分子,但在量子体系中,所有的分子以集体行为共同作用。这为探索分子如何相互作用形成一种新的分子开辟了一条全新的途径。
    该研究成果已发表在《自然》杂志上。

  • 静以修心丶

    “凝聚态电池”,感觉很高科技,下周股市会不会炒作相关概念股?宁德时代董事长曾毓群,今日在重庆车展上透露,宁德时代正在研发“凝聚态电池”。这个凝聚态电池真没听说过,去网上查询了下,也没有相关资料。后面,只能搜索“凝聚态”了解下。

    凝聚态,指的是由大量粒子组成,并且粒子间有很强的相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质。固态和液态是最常见的凝聚态。低温下的超流态,超导态,玻色-爱因斯坦凝聚态,磁介质中的铁磁态,反铁磁态等,也都是凝聚态。

    相信宁王的影响力,所以,下周一股市有可能会新增“凝聚态电池”概念股炒作?期待周末网友们的挖掘。#股票#

  • 静以修心丶

    通常的物质拓扑形态就是气、液、固三态;在高温或施加电场的情况下,物质原子发生电离,物质由电离状态的离子组成,这就是物质的第四种状态----等离子体物态。

    凝聚态物质是物质的第五种状态,分为玻色--爱因斯坦凝聚(玻色子物质凝聚)和费米子凝聚,就是物质拓扑体系都是由相同状态的粒子组成。通常情况下,组成物质拓扑体系的电子、中子、质子、原子、分子等粒子状态都是不同的,即粒子的自旋、相位、宇称、…,都不会完全相同。也就是说,物质拓扑体系是“编码”(编辑)在这些状态的信息空间上。而凝聚态物质“编码”的状态空间,“维度”非常小,也就是说,整个物质拓扑体系的状态空间只有有限的几个状态,物质拓扑体系就是一个“极其纯”的物质。正因为它的“纯”,所以,它的性质奇特而优良。像超导性、超流性、超长的量子相干性(激光相干性极强,算广义凝聚态),其它特性像量子纠缠、量子霍尔效应都是在凝聚态下,性质最显著而优良。未来探索粒子的自旋相互作用也需要在凝聚态下进行。探测中微子、暗物质(我不认为其存在)、新的引力波探测方法,都需要利用凝聚态物质。

    总之,最精密的测量都需要在凝聚态下进行。因为,在这种物质状态下,物质拓扑最有序,可以排除最小的干扰,使物理测量最精密。

  • 静以修心丶

    现在是物体固有的属性,固体、夜体、气凝聚态不一样。气体凝聚态最小,固体凝聚态最大。。电磁波离子射线、可见光都有凝聚态,如没有凝聚态,就没有波动性,没有波动性,不可能有超光速度。凝聚态是物体内部之间看不见摸不着故有的引力波。现在不是谈论“相对论”时代了,是0要在相对论基础上,揭开宇宙谜底时代了!

  • 静以修心丶

    物质除了常见的固态、液态、气态、等离子态外,还有什么其他形态?
    上篇提及等离子态,今天继续。
    【等离子体应用】
    宇宙中99.9%以上的物质处于等离子体状态。所谓等离子体,其实就是一种由正离子和自由电子所组成的混合气体。
    自然界中各种不同温度和密度的等离子体大致可分为高温低密,高温高密和低温高密三类。若根据温度来划分则可分为两类:高温等离子体和低温等离子体。前者如太阳表面的氢等离子体、地球大气的电离层,温度从几千度到几十万度以上;后者如焊接电弧、日光灯、闪电等,温度从常温到几千度之间。
    20世纪70年代以来有门技术产业迅速崛起,即等离子体工业,包括高温等离子体工程、热等离子体工程、冷等离子体工程及等离子体粒子源四大分支。
    高温等离子体工程的应用是用高温等离子体实现受控核聚变。按约束等离子体方式的不同,受控聚变主要分为两类:磁约束聚变和惯性约束聚变。这是人类通向清洁能源的一条途径。热等离子体工程中的磁流体发电可以将热能转变成电能,这种发电方式效率高、污染小、启动迅速,可用作特殊应急能源,如风洞电源、激光电源等。
    冷等离子体工程中有一个重要领域是环境保护研究。静电除尘、脱硫脱硝、消毒杀菌、核废料处理是环保的四大难题,而应用冷等离子体技术可以解决这些问题。
    等离子体离子源工业化工程对不依赖于化石燃料或核燃料的再生能源工业具有决定性作用,其中首推利用太阳能光伏工程。
    军事领域,等离子体技术也颇具发展潜力。俄罗斯已经研制出能在导弹飞行途中将其击落的等离子体武器。这是一种集雷达搜索、发现目标和打击目标于一身的反导弹武器,能在瞬间极其准确地击中大量目标,可防御来自太空、高层大气或低层大气的任何袭击(包括各种类型的弹道导弹、飞机、巡航导弹等等)。这项技术还用于制造臭氧,“修补”臭氧空洞;可用于清除太空垃圾;还可用于对天气起控制作用。

    ○超导态
    超导态是一些物质在超低温下出现的特殊物态。最先发现超导现象的,是荷兰物理学家卡麦林·昂纳斯(1853~1926年),他于1911年夏天用水银做实验时发现超导现象。温度降到4.173K的时候(约-269℃),水银开始失去电阻。接着,他经过多次试验,发现许多材料都有这种特性,即在一定的临界温度(低温)下失去电阻。卡麦林·昂纳斯把某些物质在低温条件下表现出电阻等于零的现象称为“超导”。超导体所处的物态就是“超导态”,超导态在高效率输电、磁悬浮高速列车、高精度探测仪器等方面将会给人类带来极大的益处。
    ○超流态
    超流态是一种非常奇特的物理状态,目前所知,这种状态只发生在超低温下的个别物质上。
    1937年,前苏联物理学家彼得·列奥尼多维奇·卡皮察(1894~1984年)惊奇地发现,当液态氦的温度降到2.17K的时候,它就由原来液体的一般流动性突然变化为“超流动性”:它可以无任何阻碍地通过连气体都无法通过的极微小的孔或狭缝(线度约10万分之一厘米),还可以沿着杯壁“爬”出杯口外。目前只发现低于2.17K的液态氦有这种物态。
    ○玻色一爱因斯坦凝聚态
    “玻色一爱因斯坦凝聚态”,是科学巨匠爱因斯坦在70 年前预言的一种新物态,这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚” 到同一状态,要达到该状态,一方面需要物质达到极低的温度,另一方面还要求原子体系处于气态。1995年,美国科学家维曼、康奈尔和德国科学家克特勒首先从实验上证实了这个新物态的存在。华裔物理学家朱棣文,曾因研究出激光冷却和磁阱技术这一有效的制冷方法,而与另两位科学家分享了1997年的诺贝尔物理学奖。“玻色一爱因斯坦凝聚态”所具有的奇特性质,不仅对基础研究有重要意义,在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域,有良好的应用前景。
    ○费米子凝聚态
    “费米子凝聚态”与“玻色一爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态,但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。量子力学认为,粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分成两大类:一类是费米子,得名于意大利物理学家费米;另一类是玻色子,得名于印度物理学家玻色。这两类粒子特性的区别,在极低温时表现得最为明显:玻色子全部聚集在同一量子态上,费米子则与之相反,更像是“个人主义者”,各自占据着不同的量子态。“玻色一爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成,其行为像一个大超级原子,而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。
    上面介绍的只是部分物态,其实随着研究的进展,还有更多物质形态,如超离子态、辐射场态、量子场态、超临界流体、电子简并态、中子态、夸克-胶子等离子态、强对称物质、弱对称物质、奇异物质、酯膜结构等等。
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