Mimo wieloletnich badań nie było pewności, czy kwazicząstki mogą ulegać kondensacji w taki sam sposób, jak cząstki elementarne. Z tego względu nowe dokonania w tym zakresie – pokazujące, że mogą – są tak istotne. W dalszej kolejności powinno to mieć istotny wpływ na rozwój technologii kwantowych, zaliczając do tego grona wykonywanie obliczeń kwantowych.
Czytaj też: Obliczenia kwantowe w naszych mózgach. Odważna koncepcja, która może zmienić wszystko
Kondensat Bosego-Einsteina, czasami uznawane za piąty stan skupienia materii, został stworzony w laboratorium po raz pierwszy w 1995 roku. Powstaje on, gdy grupa atomów zostaje schłodzona do miliardowych części stopnia Celsjusza powyżej zera absolutnego. W tak niskiej temperaturze atomy ledwo się poruszają i zaczynają zachować się… cóż, nietypowo. Mimo ich liczebności funkcjonują tak, jakby były pojedynczą cząstką.
Pierwszy kondensat Bosego-Einsteina stworzono w 1995 roku
W większości przypadków kondensat Bosego-Einsteina wytwarza się z rozrzedzonych, “zwykłych” atomów. Nieco inaczej sprawy miały się w odniesieniu do tzw. atomów egzotycznych, czyli takich, w których co najmniej jedna cząstka została zastąpiona inną, o tym samym ładunku. Nigdy nie powstał też kondensat składający się z ekscytonów – kwazicząstek złożonych z elektronu i dziury związanych siłą elektrostatyczną.
Ekscytony dzielą się na dwa rodzaje. W ortoekscytonach spin elektronu jest równoległy do spinu jego dziury, podczas gdy w paraekscytonach spin elektronu jest równoległy, lecz w przeciwnym kierunku, do spinu jego dziury. Badacze z Uniwersytetu w Tokio chcieli przekonać się, czy możliwe będzie wykorzystanie ich do stworzenia kondensatu Bosego-Einsteina.
Czytaj też: Kolejna teoria Alberta Einsteina potwierdzona! Wszystko dzięki zderzeniu czarnych dziur
Wiedząc, iż paraekscytony mają czas życia wynoszący kilkaset nanosekund, naukowcy mieli świadomość istnienia możliwości schłodzenia ich do odpowiednio niskiej temperatury. Uwięzili więc paraekscytony w tlenku miedzi i schłodzili za pomocą chłodziarki rozcieńczalnikowej. Następnie wykorzystali obrazowanie absorpcyjne w średniej podczerwieni, aby wykonać pomiary gęstości i temperatury ekscytonów. Dzięki temu mogli odnotować potencjalne różnice i podobieństwa pomiędzy ekscytonowym i “zwykłym” kondensatem Bosego-Einsteina.
