Fizikai Nobel-díj az anyag új állapotának előállításáért

Az idei fizikai Nobel-díjat Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle és Carl E. Wieman amerikai tudósok kapták, a Bose-Einstein kondenzátum előállításáért.

Eric A. Cornell (balra) és Carl E. Wieman

A Bose-Einstein kondenzátum az anyagnak egy különleges állapota. Létrehozásához az atomok egy csoportját folyékony hidrogénes, majd lézeres hűtéssel az abszolút nulla fok közelébe hűtik le (néhány milliárdod fokra megközelítik, mivel elérni lehetetlen). Ennek következtében igen nagyszámú atom kerül azonos kvantumállapotba, s ez "szuperhidegre" hűtött atomok egységesen viselkedő csoportját hozza létre.

A Bose-Einstein kondenzátumot létezésének elméleti lehetőségét 1924-25-ben mutatta ki Albert Einstein és Satyendra Nath Bose. Hetven év elteltével, 1995-ben sikerült létrehozni az anyagot: Cornell és Wieman mintegy 2000 rubídium-atomból álló tiszta kondenzátumot állított elő, amelynek hőmérséklete mindössze 20 nK (nanokelvin) volt, azaz csak 0,00000002 fokkal volt "melegebb" az abszolút nulla foknál.

Cornell és Wieman eredményeitől függetlenül Ketterle ugyanezt valósította meg nátrium-atomokkal. Az általa előállított kondenzátumok több atomot tartalmaztak, így további jelenségek vizsgálatára is alkalmasak voltak.

Egy ilyen "szuperatom" igen hatékonyan lassítja a fényt, mivel óriási a törésmutatója. A fény normális esetben nem tudna áthatolni egy ilyen anyagon, de lézeres megvilágítással részlegesen átlátszóvá tehető - pontosabban lehetőség nyílik arra, hogy emiatt egy másik, meghatározott tulajdonságú lézersugár keresztülhatoljon rajta.

Wolfgang Ketterle

Az utóbbi években nagy visszhangot kapott a "fény megállításának elérése" a Bose-Einstein kondenzátumban. A kísérlet során két lézersugárral világították meg a kondenzátumot, majd az anyagot részlegesen átlátszóvá tévő nyalábot hirtelen kikapcsolták, amikor a másik éppen áthatolt az anyagon. Az eredmény: a kondenzátumban haladó fény teljesen leállt. Amikor ismét bekapcsolták a másik lézert, a fény folytatta útját. Bár a jelenség fizikai hátterének pontos magyarázata meghaladja e cikk kereteit, nem arról volt szó, hogy a fény egyszerűen elnyelődött a hideg gázanyagban.

A módszer a jövő komputereinek információtovábbító lehetőségét rejti magában. A ma még csak elméletben létező kvantumkomputerek lényegi tulajdonsága, hogy az információkat egyes atomok és részecskék különböző kvantumállapotában tárolják. Ilyen részecskék lehetnek például a lézersugár fotonjai, amelynek haladási sebességét most már szélsőséges mértékben is befolyásolni lehet. A fény lelassításának sok gyakorlati felhasználása lehet, például a telekommunikációban, a jelfeldolgozásban, a televíziók képalkotásában és a sötétben látó készülékekben.

[origo]

További információk a Nobel-díj hivatalos honlapján.