Në një raport të publikuar së fundi, ekipi Will Lab i Universitetit të Kolumbisë raporton suksesin në kalimin e pragut BEC dhe krijimin e kondensatës Bose-Eienstein (BEC) të molekulave të NaCs në një temperaturë ultra të ftohtë prej 5 nanoKelvin (= 5 X 10-9 Kelvin). Kondensata kuantike molekulare ishte e qëndrueshme me një jetëgjatësi prej rreth 2 sekondash. Kjo i jep fund ndjekjes disa dekadash të BEC molekulare. Kjo është një arritje e jashtëzakonshme dhe një moment historik në shkencë.
Dihet zakonisht se lënda do të ishte në njërën nga tre gjendjet dmth. të ngurtë, të lëngët ose të gaztë në varësi të kushteve të jashtme si temperatura dhe presioni. Për shembull, H2O gjendet si akull, ujë ose avull në kushte të zakonshme të jashtme.
Kur temperatura është mbi 6000-10,000 Kelvin, lënda jonizohet dhe shndërrohet në plazmë, materia e gjendjes së katërt.
Cila do të ishte gjendja e materies nëse temperatura është shumë e ulët afër zeros absolute?
Në vitet 1924-25, Satyendra Nath Bose dhe Albert Einstein bënë një parashikim teorik se nëse bozon grimcat (dmth. entitetet me një vlerë rrotullimi numër të plotë) ftohen në një temperaturë ultra të ulët afër zeros absolute, grimcat do të bashkohen në një entitet të vetëm, më të madh me veti dhe sjellje të përbashkëta të rregulluara nga ligjet e mekanikës kuantike. E quajtur kondensata Bose-Einstein (BEC), kjo gjendje mendohej të ishte gjendja e pestë e materies.
| Gjendjet e materies | Gama e temperaturës së ekzistencës |
| Plazmë | mbi 6000–10,000K |
| Gaz | Për ujë, mbi 100°C në presion normal atmosferik |
| Likuid | Për ujin, nga 4°C deri në 100°C |
| I fortë | Për ujë, nën 0°C |
| Kondensata Bose-Eisenstein (BEC) | Pranë zeros absolute Rreth 400 nanoKelkin për bozonet atomike Rreth 5 nanokelvin për molekulare p.e.s {1 nanoKelvin (nK) = 10 -9 Kelvin} Zero absolute = 0 kelvin = -273°C |
Parashikimi teorik i kondensatës Bose-Einstein (BEC), gjendja e pestë e materies u bë realitet gati shtatë dekada më vonë në vitin 1995 kur Eric Cornell dhe Carl Wieman krijuan BEC-in e parë në një gaz të atomeve rubidium, dhe pak më vonë, Wolfgang Ketterle prodhoi një BEC në një gaz të atomeve të natriumit. Treshja u nderua së bashku me Çmimin Nobel në Fizikë 2001″për arritjen e kondensimit Bose-Einstein në gazet e holluara të atomeve të alkalit dhe për studimet e hershme themelore të vetive të kondensatave".
Afati kohor i përparimeve në shkencën e gjendjes së pestë të materies
| Historiku |
| 1924-25: Parashikimi teorik i gjendjes së pestë të materies. Satyendra Nath Bose dhe Albert Einstein bënë parashikimin teorik se një grup grimcash boson të ftohur në një zero afërsisht absolute do të bashkoheshin në një super-entitet të vetëm, më të madh me veti dhe sjellje të përbashkëta të diktuara nga ligjet e mekanikës kuantike. |
| 1995: Zbulimi i gjendjes së pestë të materies - krijuar BEC-et e para atomike. Parashikimi teorik i Bose dhe Ajnshtajnit bëhet realitet pas 70 vjetësh kur Eric Cornell dhe Carl Wieman krijuan BEC-in e parë në një gaz me atome rubidiumi dhe menjëherë pas kësaj, Wolfgang Ketterle prodhoi një BEC në një gaz me atome natriumi. |
| Molekulare BCE Ndjekja e BCEs molekulare që kërkon ultra-ftohje në nanoKelvin (10-9 Kelvin) varg |
| 2008: Deborah Jin dhe Jun Ye ftoh një gaz të molekulave të kalium-rubidiumit deri në rreth 350 nanoKelvin. |
| 2023: Ian Stevenson et al krijoi gazin e parë ultra të ftohtë të molekulave të natrium-cesiumit (Na-Cs) në një temperaturë prej 300 nanoKelvin (nK) duke përdorur një kombinim të ftohjes me lazer dhe manipulimeve magnetike. |
| 2023: Niccolò Bigagli et al përdori mikrovalët për të zgjatur jetëgjatësinë e një gazi bosonik të molekulave të natrium-cesiumit nga disa milisekonda në mbi një sekondë, një hap i parë kritik për ftohjen e tyre. Me kampionin e tyre më të gjatë, ata e ulën temperaturën në 36 nanoKelvin - pak më pak se temperatura e nevojshme që molekulat të formojnë një BEC. |
| 2024: Niccolò Bigagli et al krijon BEC të bozoneve molekulare (molekulat NaCs) në një temperaturë ultra të ftohtë prej 5 nanoKelvin (nK) |
Që nga zbulimi në 1995, laboratorët në mbarë botën dhe në Stacionin Ndërkombëtar të Hapësirës (ISS) bëjnë në mënyrë rutinore BEC atomike nga lloje të ndryshme atomesh.
Molekular Kondensata Bose-Einstein (BEC)
Atomet janë entitete të thjeshta, të rrumbullakëta pa ndërveprime polare. Prandaj, studiuesit gjithmonë kanë menduar të krijojnë kondensat Bose-Einstein (BEC) nga molekulat. Por, krijimi i BEC-ve edhe të molekulave të thjeshta të bëra nga dy atome elementësh të ndryshëm nuk ishte i mundur për shkak të mungesës së teknologjisë për të ftohur molekulat në pak nanoKelvin (nK) të nevojshme për formimin e BEC molekulare.
Studiuesit në Will Lab të Universitetit të Kolumbias kanë punuar vazhdimisht drejt zhvillimit të teknologjisë ultra të ftohtë. Në vitin 2008, ata ishin në gjendje të ftohnin një gaz të molekulave të kalium-rubidiumit në rreth 350 nanoKelvin. Ndihmoi në kryerjen e simulimeve kuantike dhe në studimin e përplasjeve molekulare dhe kimisë kuantike, por nuk mundi të kalonte pragun BEC. Vitin e kaluar në 2023, ata përdorën mikrovalë për të zgjatur jetëgjatësinë e një gazi bosonik të molekulave të natrium-ceziumit dhe ishin në gjendje të arrinin një temperaturë më të ulët prej 36 nanoKelvin, e cila ishte më afër pragut BEC.
Në një raport të publikuar së fundi, ekipi Will Lab i Universitetit të Kolumbisë raporton suksesin në kalimin e pragut BEC dhe krijimin e kondensatës Bose-Eienstein (BEC) të molekulave të NaCs në një temperaturë ultra të ftohtë prej 5 nanoKelvin (= 5 X 10-9 Kelvin). Kondensata kuantike molekulare ishte e qëndrueshme me një jetëgjatësi prej rreth 2 sekondash. Kjo i jep fund ndjekjes disa dekadash të BEC molekulare. Kjo është një arritje e jashtëzakonshme dhe një moment historik në shkencë.
Krijimi i kondensatave molekulare Bose-Einstein (BES) do të kishte një rëndësi afatgjatë për kërkimin në fizikën kuantike themelore, simulimet kuantike, superfluiditetin dhe superpërçueshmërinë dhe inovacionin e teknologjive të reja, siç është lloji i ri i kompjuterit kuantik.
***
Referencat:
- Bigagli, N., Yuan, W., Zhang, S. et al. Vëzhgimi i kondensimit Bose-Einstein të molekulave dipolare. Natyra (2024). 03 qershor 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07492-z Versioni i paraprintimit në arXiv https://arxiv.org/pdf/2312.10965
- Universiteti Columbia 2024. Lajme kërkimore – Laboratori më i ftohtë në Nju Jork ka një ofertë të re kuantike. Postuar më 03 qershor 2024. Në dispozicion në https://news.columbia.edu/news/coldest-lab-new-york-has-new-quantum-offering
- Akademia Mbretërore Suedeze e Shkencave. Informacion i avancuar mbi Çmimin Nobel në Fizikë 2001 – Kondensimi Bose-Einstein në Gazrat Alkali. Në dispozicion në https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2001-1.pdf
- NASA. Gjendja e pestë e materies. Në dispozicion në https://science.nasa.gov/biological-physical/stories/the-fifth-state-of-matter/
***
