Bosen–Einsteinin kondensaatti

Bosen–Einsteinin kondensaatti on kvantti-ilmiö, jossa suuri määrä hiukkasia menettää yksilöllisen luonteensa ja kondensaatti alkaa noudattaa kvanttimekaniikan lakeja kuin kyseessä olisi yksi hiukkanen.[1] Kondensaatti on tyypillisesti matalassa lämpötilassa esiintyvä aineen tila, jossa makroskooppisesti merkittävä määrä alkeishiukkasista voi miehittää alinta mahdollista energiatilaa. Kondensaatio - kondensoituminen - on tuttu ilmiö ilmankosteuden tiivistyessä kylmään pintaan[1]. Bosen–Einsteinin kondensaatti muodostuu kuitenkin aineen pienimmistä osista, jopa valosta eli fotoneista. Myös kvanttimaailmassa hiukkasten täytyy päästä eroon ylimääräisestä energiastaan; 'kondensoitua viileämpään pintaan ja luovuttaa energiaansa'. Kondensoitumisprosessi - tiivistyminen - kestää tyypillisesti millisekunneista yhteen sekunnin biljoonasosaan.[1] Bosen–Einsteinin kondensaatti voi muodostua vain hiukkasilla, jotka noudattavat Bosen–Einsteinin statistiikkaa. Bosen–Einsteinin kondensaatti on havaittu jo monille eri hiukkasille, kuten atomeille ja valolle (fotoneille). Ilmiön rajoja ei vielä (v. 2018) tunneta.[2]

Rubidiumatomikaasun Bosen-Einsteinin kondensaatin nopeusjakauma

Ilmiö on saanut nimensä S. N. Boselta ja Albert Einsteinilta. Bose ennusti tilan fotoneille teoreettisesti ja Einstein ja Bose laajensivat teoriaa koskemaan myös massallisia hiukkasi vuosina 1924–1925.[3]

Historiallisesti ensimmäinen kokeellinen havainto kondensaatiosta oli nestemäisen heliumin faasitransitio supranesteeksi 2,73 kelvinin lämpötilassa (−270,42 Celsiusastetta), jonka havaitsi Heike Kamerlingh Onnes vuonna 1913. Ilmiön selittivät teoreettisesti 1930-luvulla neuvostoliittolainen Lev Landau ja yhdysvaltalainen Richard Feynman. Kondensaatio on saatu aikaan myös kaasussa, missä se on atomien välisten vuorovaikutusten takia huomattavasti vaikeampaa kuin nesteessä. Vuonna 1995 Eric Cornell ja Carl E. Wieman jäähdyttivät rubidium-atomeja laserilla ja havaittiin, että niiden nopeusjakaumassa suurin osa atomeista oli perustilassa.[4] Cornell ja Wieman palkittiin tästä Nobelilla.[5]