امسال، ما یک دستاورد بزرگ در فیزیک را جشن میگیریم: سیامین سالگرد نخستین ایجاد تجربی چگالش بوز-اینشتین (BEC). این پیشرفت باورنکردنی، که برای دههها یک رویای نظری بود، درک ما از فیزیک اتمی را به طور اساسی تغییر داد و درهایی را به روی فناوریهایی گشود که هنوز در حال کشف آنها هستیم.
داستان از دهه ۱۹۲۰ با کارهای ساتیندرا نات بوز و آلبرت اینشتین آغاز شد. آنها پیشبینی کردند که در دماهای بینهایت نزدیک به صفر مطلق، گروهی از اتمها (بهویژه بوزونها) میتوانند هویت فردی خود را از دست داده و در یک حالت کوانتومی واحد و جمعی ادغام شوند. در این حالت شگفتانگیز ماده، هزاران یا حتی میلیونها اتم مانند یک «اَبَراتم» غولپیکر رفتار میکنند و در هماهنگی کامل حرکت میکنند. این پدیده، تجلی ماکروسکوپی مکانیک کوانتومی است؛ جهانی که معمولاً به مقیاس زیراتمی محدود میشود، اما در اینجا قابل مشاهده میگردد.
برای بیش از ۷۰ سال، این تنها یک پیشبینی وسوسهانگیز باقی ماند. سپس، در سال ۱۹۹۵، این رویا به واقعیت پیوست. دو مقاله تاریخساز، یکی در مجله Science توسط تیمی به رهبری اریک کرنل و کارل وایمن، و دیگری در Physical Review Letters توسط تیمی به رهبری ولفگانگ کترله، مشاهده قطعی چگالش بوز-اینشتین را در گازهای رقیق اتمهای قلیایی اعلام کردند. این دستاورد به قدری مهم بود که جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۰۱ را برای آنها به ارمغان آورد.
ایجاد BEC فقط به معنای اثبات یک نظریه نبود. این پدیده ابزاری بیسابقه در اختیار دانشمندان قرار داد تا دنیای عجیب و شگفتانگیز مکانیک کوانتومی را با کنترلی فوقالعاده مطالعه کنند. کاربردهایی که از آن زمان پدیدار شدهاند، به همان اندازه که جذاب هستند، متنوع نیز میباشند؛ از ساخت ساعتهای اتمی و حسگرهای فوقالعاده دقیق گرفته تا پیشبرد توسعه کامپیوترهای کوانتومی. پژوهشگران همچنین از BEC برای شبیهسازی پدیدههای پیچیده، از رفتار ابررساناها گرفته تا شرایط کیهان اولیه در کیهانشناسی، استفاده میکنند. پس از سه دهه، میراث آن کشف بزرگ در سال ۱۹۹۵ همچنان در حال گسترش است و مرزهای علم و فناوری را به روشهایی که تازه شروع به درکشان کردهایم، جابجا میکند.
منبع: Nature News & Views