Primeiramente previsto por Albert Einstein, os condensados ​​de Bose-Einstein representam um estranho arranjo de átomos que não foi verificado em laboratórios até 1995. Esses condensados ​​são gases coerentes, criados em temperaturas mais frias do que as encontradas em qualquer lugar da natureza. Dentro desses condensados, os átomos perdem suas identidades individuais e se fundem para formar o que às vezes é chamado de “superátomo”.

Teoria Condensada de Bose-Einstein

Em 1924, Satyendra Nath Bose estava estudando a ideia de que a luz viajou em pequenos pacotes, agora conhecidos como fótons. Ele definiu certas regras para seu comportamento e as enviou para Albert Einstein. Em 1925, Einstein previu que essas mesmas regras se aplicariam aos átomos porque também eram bósons, com um spin inteiro. Einstein elaborou sua teoria e descobriu que, em quase todas as temperaturas, haveria pouca diferença. No entanto, ele descobriu que em temperaturas extremamente frias algo muito estranho deveria ocorrer - o condensado de Bose-Einstein.

Temperatura de condensado de Bose-Einstein

A temperatura é simplesmente uma medida do movimento atômico. Itens quentes consistem em átomos que estão se movendo rapidamente, enquanto itens frios consistem em átomos que estão se movendo lentamente. Enquanto a velocidade dos átomos individuais varia, a velocidade média dos átomos permanece constante a uma dada temperatura. Ao discutir os condensados ​​de Bose-Einstein, é necessário usar a escala de temperatura Absolute ou Kelvin. O zero absoluto é igual a -459 graus Fahrenheit, a temperatura na qual todo movimento cessa. No entanto, os condensados ​​de Bose-Einstein apenas se formam a temperaturas inferiores a 100 milionésimos de grau acima do zero absoluto.

Formando condensados ​​de Bose-Einstein

Como previsto pelas estatísticas de Bose-Einstein, a temperaturas muito baixas , a maioria dos átomos de uma determinada amostra existe no mesmo nível quântico. À medida que as temperaturas se aproximam do zero absoluto, mais e mais átomos descem ao seu nível de energia mais baixo. Quando isso ocorre, esses átomos perdem sua identidade individual. Eles se sobrepõem uns aos outros, aglutinando-se em uma bolha atômica indistinguível, conhecida como condensado de Bose-Einstein. A temperatura mais fria que existe na natureza é encontrada no espaço profundo, em torno de 3 graus Kelvin. No entanto, em 1995, Eric Cornell e Carl Wieman conseguiram resfriar uma amostra de 2.000 átomos de Rubídio-87 a menos de 1 bilionésimo de grau acima do zero absoluto, gerando pela primeira vez um condensado de Bose-Einstein.

Propriedades de Condensado de Bose-Einstein

Como os átomos são frios, eles se comportam mais como ondas e menos como partículas. Quando esfriadas o suficiente, suas ondas se expandem e começam a se sobrepor. Isso é semelhante ao vapor condensado em uma tampa quando é fervido. A água se aglomera para formar uma gota de água ou condensar. O mesmo ocorre com os átomos, apenas suas ondas se fundem. Os condensados ​​de Bose-Einstein são semelhantes à luz laser. No entanto, ao invés de fótons se comportarem de maneira uniforme, são os átomos que existem em perfeita união. Como uma gota de condensação de água, os átomos de baixa energia se fundem para formar um caroço denso e indistinguível. A partir de 2011, os cientistas estão apenas começando a estudar as propriedades desconhecidas dos condensados ​​de Bose-Einstein. Assim como com o laser, os cientistas, sem dúvida, descobrirão muitos usos para eles que beneficiarão a ciência e a humanidade.