Bose-einsteincondensaat
Bose-Einsteincondensaat (BEC) is wat er gebeurt met een verdund gas wanneer het zeer koud wordt gemaakt, dicht bij het absolute nulpunt (0 K, wat overeenkomt met -273 °C of -459,67 °F). Het wordt gevormd wanneer de deeltjes waaruit het bestaat een zeer lage energie hebben. Alleen bosonen kunnen een Bose-Einstein condensaat maken. Het gas heeft een extreem lage dichtheid, ongeveer een honderdduizendste van de dichtheid van gewone lucht.
Een Bose-Einsteincondensaat is een verandering van toestand. Wanneer materie zich in de BEC-toestand bevindt, heeft zij geen viscositeit. Superfluïditeit en supergeleiding zijn beide nauw verbonden met de BEC-toestand van materie.
Theorie
Deeltjes hebben energie. Ze kunnen veel energie hebben en wild heen en weer stuiteren zoals in gassen; minder energie hebben en vloeien zoals een vloeistof; of nog minder energie hebben zoals een vaste stof. Als je genoeg energie van een deeltje weghaalt, kom je tot de kleinst mogelijke hoeveelheid energie. Dit is een Bose-Einstein condensaat. Hierdoor worden alle deeltjes precies hetzelfde en in plaats van willekeurig rond te stuiteren in alle verschillende richtingen, stuiteren ze allemaal op en neer op precies dezelfde manier, waardoor ze iets vormen dat een 'reusachtige materiegolf' wordt genoemd.
Geschiedenis
Het Bose-Einstein Condensaat werd voor het eerst voorgesteld door Satyendra Nath Bose en Albert Einstein in 1924-25. Zeventig jaar later werd het bestaan ervan bewezen. Eric Cornell en Carl Wieman maakten het eerste Bose-Einstein condensaat in 1995 aan de Universiteit van Colorado. Cornell, Wieman en Wolfgang Ketterle van het MIT kregen vervolgens de Nobelprijs voor natuurkunde 2001.
Experimenten
Om iets koud genoeg te krijgen om een Bose-Einstein condensaat te maken, moet je het boson eerst met magneten insluiten en dan, door er lasers op af te laten kaatsen, alle energie ervan wegnemen (laserkoeling). Maar dan is het nog niet koud genoeg. Een deel van de deeltjes zal nog steeds veel rondstuiteren, en slechts een deel zal mooi blijven liggen. Het magnetisch veld wordt dan langzaam beetje bij beetje verlaagd om de sneller stuiterende deeltjes naar buiten te laten. Dan blijven alleen de koudste en langzaamste atomen binnen.
Vragen en antwoorden
V: Wat is een Bose-Einstein condensaat?
A: Een Bose-Einstein condensaat is een toestand van materie die ontstaat wanneer een verdund gas extreem koud wordt gemaakt, in de buurt van het absolute nulpunt, en de deeltjes waaruit het bestaat een zeer lage energie hebben. Alleen bosonen kunnen een Bose-Einstein condensaat maken.
V: Bij welke temperatuur ontstaat een Bose-Einstein condensaat?
A: Een Bose-Einstein condensaat ontstaat wanneer een verdund gas zeer koud wordt gemaakt, in de buurt van het absolute nulpunt, wat overeenkomt met -273,15 °C of -459,67°F.
V: Welke soorten deeltjes kunnen een Bose-Einstein condensaat maken?
A: Alleen bosonen kunnen een Bose-Einstein-condensaat maken.
V: Wat is de dichtheid van een Bose-Einstein condensaat?
A: De dichtheid van een Bose-Einstein condensaat is ongeveer honderdduizendste van de dichtheid van normale lucht.
V: Is een Bose-Einstein condensaat een toestandsverandering?
A: Ja, een Bose-Einstein condensaat is een toestandsverandering.
V: Wat is de viscositeit van materie in de BEC-toestand?
A: In de BEC-toestand heeft de materie geen viscositeit.
V: Wat is het verband tussen superfluïditeit, supergeleiding en de BEC-staat van de materie?
A: Superfluïditeit en supergeleiding zijn beide nauw verbonden met de BEC-materietoestand.
