Bu yazımızda maddenin 5 halinden en farklı ve en gizemli olan Bose-Einstein yoğuşması olarak adlandırılmış hali sizler için kısa ve öz bir anlatımla derledik.
Bose-Einstein Yoğuşması Nedir?
Maddenin içinde bulunduğu 5 halden belki de en gizemli olanı Bose Einstein yoğuşması olarak gösterilebilir. Gazlar, sıvılar, katılar ve plazmalar (floresan ışıklarda ve Güneş’te bulunan iyonlaşmış sıcak gazlar) gibi Bose Einstein yoğuşması da maddenin hallerinden biridir.
Bose-Einstein yoğuşması atomların mutlak sıfıra (-273,15 ºC) yakın sıcaklıklara soğutulmasıdır. Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda, atomlar ve moleküller bağımsız hareket etme özelliklerini kaybederler ve tek bir ‘süper atom’ hali alacak şekilde bir araya gelirler.
Bose-Einstein Yoğuşması Nasıl Oluşur?
Bose Einstein yoğuşmasını gerçekleştirmek için ilk olarak dağınık bir gaz bulutuna ihtiyaç vardır. Deneylerin çoğu rubidyum elementi ile yapılır. Soğutma işlemini başlatmak için atomlar lazer ışınlarına maruz bırakılarak enerjileri ortadan kaldırılır. Daha sonra daha çok soğutma elde etmek için evoporatif soğutma teknikleri uygulanır. ”Bose Einstein yoğuşmasında, kinetik enerjinin potansiyel enerjiden daha büyük olduğu kararsız bir halden başlıyorsunuz” diye belirtti Buffalo Üniversitesinden fizik profesörü Xuedong Hu ve ekledi ” Soğuma gerçekleşiyor ama katılara benzer sağlam bir kafes yapı oluşmuyor.”
Atomlar tek bir kuantum durumunda bir araya gelirler ve bu durumda birbirlerinden ayırt edilemezler. Bu noktada atomlar, genellikle ayırt edilemeyen fotonlara uygulanan Bose-Einstein istatiğine uymaya başlarlar.
Bose-Einstein Yoğuşmasının Keşfi
Bose Einstein yoğuşmasını ilk olarak Hint asıllı fizikçi Satyendra Nath Bose (1894-1974) tarafından teori olarak ortaya atıldı, ayrıca atom altı parçaçıkları keşfettiği için onun anısına bozon adı verilmiştir. Bose kuantum mekaniğine istatiksel promler üzerinde çalışıyordu ve fikirlerini Albert Einstein’a gönderdi. Einstein bunların yayınlanacak kadar önemli olduğu fikrine vardı. Daha da önemlisi Einstein, daha sonradan Bose-Einstein istatistiği olarak adlandırılan Bose’un matematiğinin atomların yanı sıra fotonlar içinde kullanılabileceğini keşfetti.
Kısacası atomların mutlak sıfıra yaklaştıkları esnada dalgaların genişlediğini ve en sonunda üst üste bindiklerini öngören Bose. Atomları oluşturan temel parçacıkların tamamı, tek bir kuantum durumunda bir araya geliyordu. Bu durum günümüzde, Bose Einstein yoğuşması olarak bilinir.
Amerikalı bilim adamları Eric A. Cornell ve Carl E. Wieman 1995 yılında Bose-Einstein yoğunlaşmasını bir laboratuvar ortamında gerçekleştirmeyi başardılar ve bununla birlikte 2001 yılında Nobel Fizik Ödülüne layık görüldüler. Rubidyum atomlarının sıcaklığını mutlak sıfıra yakın bir değer olan 170 nanoKelvin dereceye kadar düşürdüler ve bu bir rekordu. Kısa bir süreliğine bile olsa rubidyum atomlarının bulunduğu şişeyi dünyanın en soğuk ve en durağan yere dönüştürmekle kalmadılar maddenin yeni bir halini ürettiler.
