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玻色—爱因斯坦凝聚和重力测量——2001年诺贝尔物理学奖评介

20 0 1年 1 0月 9日 ,瑞典皇家科学院宣布将2 0 0 1年诺贝尔物理学奖授予美国物理学家康奈尔(Cornell E A)、维曼 (Wieman C E)、德国物理学家克特勒 (Ketterle W) ,以表彰他们在稀薄碱金属原子蒸气中实现了玻色—爱因斯坦凝聚 (Bose- Ein-stein Condensation,缩写 BEC)以及在凝聚体性质方面的早期基础性研究 ,瑞典皇家科学院还用准确而生动的语言说明了三位科学家的杰出研究工作成就 :“本年度诺贝尔奖得主取得了成功 ,他们使原子‘齐声歌唱’,因此发现了一种新的物质状态”。三位物理学家于 1 996年创造了一种像激光一样极其纯净和凝聚的物质状态。 BEC可以看成是与激光相当的一种物质形态 ,其区别在于 ,在这种凝聚体中 ,行动步调完全一致的是原子 ,而在激光中则是光子。原子激光器中传播的是物质波 ,而通常在激光中传播的是电磁波。 1 92 3年法国物理学家德布罗...  (本文共4页) 阅读全文>>

《郧阳师范高等专科学校学报》2001年06期
郧阳师范高等专科学校学报

二维自由理想玻色气体

1 二维自由理想玻色气体的热力学性质早在 70多年前Einstein就预言 ,理想玻色气体在德布罗意波长大于粒子间的平均距离时会出现量子简并现象 ,有相当数量的粒子将处于最低能态———基态 .这就是著名的玻色———爱因斯坦凝聚 (BEC) .自Einstein预言以来 ,BEC这种物质的新形态一直成为人们探索的目标 .直到 1 995年 ,由科罗拉多州布特市国家标准和工业技术研究所的Cornell和科罗拉多大学的Wieman带领他们的小组 (JILA)利用激光冷却和蒸发冷却的技术从实验上首次实现了BEC[1 ] ,随后莱斯大学的Hulet等人宣布在具有负散射长度的锂原子上找到BEC的证据[2 ] ,接着麻省理工学院的Ketterle等人也在钠原子蒸气中实现了BEC[3] .实验上BEC的成功实现 ,对理论工作提出了新的要求 ,由此在物理学界掀起了研究BEC的新热潮 .当前研究的重点多集中在三维的情况 ,而实际上由于二维情况的特殊...  (本文共4页) 阅读全文>>

《课堂内外(科学Fans)》2017年03期
课堂内外(科学Fans)

未来幽灵,“凝聚”待命

挣脱预言的“束缚”种形态,科学家们费尽了心思。举个“栗子”,对铷原子气体而言,温度要达到10-9K量级,原子密度要达到我们每天都会接触到不同形态的物体,比如固态、液(1011-1012)个/cm3才能实现这种物态。然而,直到20态的食物和气态的空气。然而自然界中还存在着其他的物世纪90年代激光冷却技术的极大发展,才使得制冷技术质形态,比如等离子体态、中子简并态和超固态等。得到了显著的提升。70年前,一种不同寻常的物质形态被预言,伴电影中抵抗国的科学家能熟练地使用玻色-爱因斯坦随着物理学的发展,预言中的新物态被发现,它便是凝聚体产生技术,但现实中,我们的技术水平并没有达到1924~1925年由玻色和爱因斯坦预言的新物态——玻这种纯熟的程度,玻色-爱因斯坦凝聚体的制作技术还处色-爱因斯坦凝聚态。在实验室小范围水平,并不能像电影中那样大规模地生产这到底是一种什么样的形态呢?如果原子(玻色子)在常温下维持的凝聚体,更不用说操控“幽冥”这...  (本文共2页) 阅读全文>>

《低温物理学报》2003年02期
低温物理学报

理想玻色气体的焦汤系数

1引  言利用气体的焦汤效应 ,通过节流膨胀实现制冷 ,这是低温工程经常采用的一种手段 .对于实际气体如氮、氧、空气等 ,在一定的温度、压力范围内 ,其焦汤系数大于零[1] ,因而节流膨胀后温度降低 ,能达到制冷的效果 .然而对于经典的理想气体 ,由于内能和焓仅是温度的函数 ,其焦汤系数为零 ,因而不能通过节流膨胀来达到降温的目的 .近几十年来 ,为适应宇航、军事、气象等尖端技术的需要而发展起来的小型 (包括微型 )低温制冷机是低温技术在特殊条件下应用的一个分支 ,其制冷温度常需达到 2~ 3K的低温区 .当温度足够低或压力足够高时 ,气体的量子本性已变得十分重要 .因此应该以量子理想气体代替经典的理想气体 .近年来 ,国内外有不少文献研究了以量子理想气体为工质的热力循环[2~ 8] ,对量子简并特性给循环性能带来的修正做了一些有益的讨论 .本文将讨论极低温下 ,气体的量子简并性对焦汤系数的影响 .由于量子理想气体的焓不再单纯取...  (本文共6页) 阅读全文>>

《大学物理》1980年20期
大学物理

凝聚玻色气体在临界温度下发生的相变是一种三级相变

凝聚玻色气体在临界温度下发生的相变是一种三级相变谢秉川(镇江师范专科学校物理系,江苏镇江212003)摘要给出了一种可发生凝聚的理想玻色气体,处于临界温度下所发生的相变是三级相变的证明方法.关键词玻色气体;临界温度;相变分类号O4141引言研究微观系统大量粒子的物理过程时,通常采用量子统计的方法,而这些大量粒子在某时刻的微观面貌,是通过求该物理量的平均值来反映它们的运动规律.由系综理论知道,所有的微观粒子都可以分为两大类:一类为费米子,另一类为玻色子,其分布规律为[1]费米子满足Fermi-Dirac分布:〈np〉=[eβ(ε(p)-μ)+1]-1,玻色子满足Bose-Einstein分布:〈np〉=[eβ(ε(p)-μ)-1]-1.对费米子而言,其化学势μ可正可负,它取决于粒子数密度和温度;对玻色子而言,它在任何温度下,其化学势不可能为正,即μ≤0.下面就来研究玻色气体的情况.对理想玻色气体,根据粒子数的情况又可分为两类:第一...  (本文共3页) 阅读全文>>

《大学物理》1970年10期
大学物理

n维理想玻色气体性质的普遍描述

n维理想玻色气体性质的普遍描述孙长勇李丽华王继锁(聊城师范学院物理系,山东聊城252059)⒇摘要给出了在T>Tc和T<Tc情况下能谱为ε=aps的n维简并理想玻色气体的内能、熵、状态方程和热容量的普遍表达式.指出存在两种类型的玻色-爱因斯坦凝聚.对n/s≤2的玻色气体热容量CV在Tc处是连续的.对n/s>2的玻色气体在Tc处CV出现不连续跃变,这与通常三维非相对论理想玻色气体的凝聚不同.关键词简并理想玻色气体;玻色-爱因斯坦凝聚;凝聚温度;热容量分类号O414理想玻色气体与费米气体的性质有很大差异.费米系统服从泡利原理,因而存在零点能,低温下的热激发使得CV与温度T成简单的正比关系.这一关系与粒子运动的空间维度n无关.而玻色系统不受泡利原理限制,因此可以出现玻色-爱因斯坦凝聚(BEC).1995年6月C.Wieman等人采用激光和蒸发联合冷却技术,首先观察到了87Rb原子蒸气中产生的BEC现象,使上千个原子进入同一量子态[1]...  (本文共4页) 阅读全文>>