Когда очень холодно, с веществом начинает происходить странное, например, у жидкости вдруг обнаруживаются сверхтекучие свойства. Сегодня поговорим о термине, частным случаем которого (в некотором приближении) является сверхтекучая жидкость. Речь о конденсате Бозе-Эйнштейна.
В начале 20-го века в квантовой физике было веселье и раздолье. Уважаемые люди предсказывали и открывали новые частицы, исписывали все стены в университетах чудовищным матаном. А главное все работало, все получалось, спасибо в том числе и новым экспериментальным методам.
Индийский физик Шатьедранат Бозе, например, увлекался специфическими частицами с целым значением спина, получившим впоследствии название бозонов, по имени ученого. Объектом его интереса были не отдельные частицы, а их множества. Для работы с ними физик разрабатывал методы статистического анализа.
Свою работу Бозе отправил Эйнштейну на почитать и ознакомиться. Эйнштейн почитал и ознакомился, да еще сверху доработал от себя, предсказав специфическую конденсацию бозонов при низких температурах.
Такой конденсат должен был пребывать в интересном базовом квантовом состоянии, свойства всего ансамбля частиц на макроуровне (то есть то, что можно увидеть глазами) соответствовали свойствам одной отдельной частицы, обитательницы микромира.
В 1925 г. Эйнштейн опубликовал работу, расширяющую работу Бозе и ввел термин «конденсат Бозе-Эйнштейна». Примечательность работы в том, что она соединяла объекты микро- и макромира вместе.
Позднее за ней последовали и другие мосты, предсказания макроскопических квантовых явлений: квантовые вихри, сверхпроводимость в парных системах и даже аналоговые чёрные дыры в лабораторных условиях.
Открытие сверхтекучести жидкости в общем связано с конденсатом Бозе-Эйнштейна, но все-таки не могло считаться его прямым экспериментальным подтверждением, потому что конденсат описывает поведение газа.
Долгое время считалось даже, что проверить этот концепт на практике и вовсе невозможно, но вот в 1995 году американские физики Эрик Корнелл, Карл Виман и Вольфганг Кеттерле создали этот конденсат из атомов рубидия-87 и натрия-23 с помощью лазерного охлаждения и магнитных ловушек (температура ~170 нК). Всё подтвердили и за это в 2001 году получили Нобелевскую премию по физике.