Что происходит во время фазового перехода в конденсате Бозе — Эйнштейна? Можно ли получить газ в состоянии равновесия при очень низких плотностях? Профессор физики Массачусетского технологического института Вольфганг Кеттерле в рамках проекта Serious Science, созданного командой ПостНауки, рассказывает о материи при сверхнизких температурах.

Конденсат Бозе — Эйнштейна — это агрегатное состояние материи, которое было предсказано Альбертом Эйнштейном в 1925 году на основе работ индийского физика Бозе. Конденсат Бозе — Эйнштейна характеризуется тем, что все атомы двигаются согласованно, они формируют одну квантово-механическую волну. В обычном газе частицы двигаются по всем направления случайно — это тепловое движение. Но в конденсате Бозе — Эйнштейна все атомы занимают одно и то же квантовое состояние, а значит, они ведут себя как одна большая квантовая волна.

Тот факт, что конденсат Бозе — Эйнштейна был предсказан в 1925 году, а был получен только в лаборатории в 1995 году, семьдесят лет спустя, показывает, что существуют определенные проблемы при получении конденсата Бозе — Эйнштейна. Теперь мы знаем, что бозе-эйнштейновская конденсация может быть достигнута, только если охладить газ до нанокельвинов, вы должны подойти очень близко к абсолютному нулю. Чтобы было с чем сравнить: нанокельвин — это более чем в миллион раз низкая температура, чем у межзвездного пространства.

Что произойдет, если вы охладите любую форму материи до очень низкой температуры? Любая материя сжижается и твердеет при низких температурах. Но конденсат Бозе — Эйнштейна — это особое состояние газа. Из этого можно сделать вывод, что конденсация в том виде, как она была описана Эйнштейном, недостижима, так как до того, как газ сможет образовать конденсат Бозе — Эйнштейна, он замерзнет, превратится в жидкость или затвердеет.

Источник видео: http://serious-science.org/