達卡大學的薩特延德拉·納特·玻色在思考,如果把原子冷凍了會怎樣?


    如果原子變冷,那麽周圍繞它轉的電子也會變冷,那電子軌道會不會因此而變小。


    之後每一個冷凍的原子隻要一個單一的狀態,而且不會輕易發生化學反應。


    這樣,一堆原子就像一個特殊的氣體一樣堆積在一起。


    冷卻鬆散後,物質會如何變化。


    肯定是吸收的物質,體積變小,排斥的物質體積增加。


    原子冷卻後體積會變大還是變小?電子、光子、質子、中子呢?或者是不變?


    先拿電子做例子,我們不知道電子是由什麽組成。


    甚至不知道是否是一個圓球形狀,或者有自旋的影響。


    一個電子的所有微粒係統,既有引力、也有排斥力。若無引力,會冷卻成霧,若無斥力,就會塌縮成點。


    斥力有兩種情況,一個是本身的排斥,一個是橫向角動量軌道。


    一個穩定電子鎖具備的條件是:引力=斥力+橫向速度力。


    加熱後,橫向速度減慢。故:引力>斥力+橫向速度力。


    電子體積會變小。


    玻色開始給愛因斯坦寫信,愛因斯坦十分欣賞玻色的看法。


    愛因斯坦說:“把原子冷凍起來,這是一個非比尋常的想法,因為我們生活中遇到的原子都是熱得生龍活虎的。”


    玻色說:“電子運動就說明電子是熱的,如果冷凍,電子就會減速,那麽電子的能量會降低,就會變成基態。就是不知道原子核會不會也因為溫度的降低受到影響。”


    愛因斯坦說:“說不定是同時的,溫度以降低,也許因為原子核的作用,也導致了電子速度降低,能量減小,軌道變小。也許是分開的,但是我們要考慮整體的溫度降低。”


    玻色說:“所以,理論也就到此為止了,重要的是實驗觀察,看看溫度足夠低的話,很多東西會變成什麽狀態。”


    玻色在想,什麽才是真正的降溫?讓原子不要亂動,當電子安靜下來,讓原子核也安靜下來。而這一切都需要借助一定頻率的激光讓它們強製性安靜下來。


    1995年,麻省理工學院的沃夫岡·凱特利與科羅拉多大學博爾德分校的埃裏克·康奈爾和卡爾·威曼使用氣態的銣原子在170 nk的低溫下首次獲得了玻色-愛因斯坦凝聚。


    在這種狀態下,幾乎全部原子都聚集到能量最低的量子態,形成一個宏觀的量子狀態。

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