보스–아인슈타인 응축
Bose–Einstein condensate
원자 구름을 절대 영도 바로 위까지 식히면, 수천 개의 원자가 하나처럼 움직일 수 있을까요?
무슨 일이 일어났나
보스–아인슈타인 응축은 원자를 절대 영도 바로 위까지 식혔을 때, 아주 많은 원자가 가장 낮은 에너지 상태 하나에 모여 하나의 커다란 양자 파동처럼 구는 상태입니다.
APS 에 따르면 이 현상은 보스와 아인슈타인이 처음 내다보았고, 1995 년 6 월 5 일 JILA(콜로라도 대학교 볼더와 NIST 의 공동 연구소)에서 처음 만들어졌습니다.
NIST 에 따르면 그날 루비듐 원자 2,000 개 구름을 50 nK 까지 식혔고, APS 는 그 응축이 15–20 초 버텼다고 적습니다.
시뮬레이터(덫 진동수 100 Hz 는 예로 든 값)에서 원자 2,000 개의 응축 온도는 56.9 nK 이고, 50 nK 에서는 0.320, 30 nK 에서는 0.853 이 바닥 상태로 모입니다.
📸 진짜 모습
불러오는 중…📸 사진NASA 냉원자 실험실의 «물리 꾸러미» — 이 안에서 보스–아인슈타인 응축이라 부르는 아주 차가운 원자 구름을 만듭니다.
출처: NASA/JPL-Caltech · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗
💡 생활 속 예시
- 응축이 일어나는 수십 nK 는 집 냉동실보다 수십억 배 차가운 온도라서, 레이저와 자기 덫을 쓰는 실험실에서만 만들 수 있습니다.
- 운동장 조회 때 제각각 움직이던 학생들이 «차렷» 소리에 모두 같은 자세가 되는 모습에 빗대면, 응축은 원자들이 모두 같은 상태 하나로 들어선 것입니다.
🙅 오해 깨기오해 모음 보기
보스–아인슈타인 응축은 이론으로만 있고, 실제로 만든 적은 없다.
APS 에 따르면 1995 년 6 월 5 일 JILA 에서 루비듐 원자 약 2,000 개로 처음 만들었고, 곧이어 MIT 의 케털리도 만들었습니다. 출처
누가 왜 찾았나
APS 에 따르면 보스와 아인슈타인이 처음 내다본 이 상태를 1995 년 6 월 5 일 JILA 의 코넬 · 와이먼 연구진이 처음 만들었고, 곧이어 MIT 의 케털리도 자기 실험실에서 만들었습니다. 세 사람은 이 일로 2001 년 노벨 물리학상을 함께 받았습니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 전자기와 양자 · 양자와 미시세계
출처
이어서 보기
같은 단원 · 원자와 양자 역학
- 개념원자의 에너지 계단 (에너지 준위와 선 스펙트럼)
- 개념양자 얽힘 (벨 부등식)
- 개념양자 중첩 (슈뢰딩거의 고양이)
- 개념벽을 뚫는 입자 (터널 효과)
- 개념색이 살짝 바뀌어 돌아오는 빛 (라만 산란)
- 개념슈뢰딩거 방정식
- 개념불확정성 원리
- 왜? 질문작은 입자는 왜 넘을 힘이 없는 벽을 뚫고 지나갈 수 있을까?
- 왜? 질문전자는 왜 원자핵으로 떨어지지 않을까?
- 왜? 질문멀리 떨어진 얽힌 두 입자는 왜 결과가 맞아떨어질까?
- 왜? 질문네온사인은 왜 기체마다 다른 색으로 빛날까?
- 왜? 질문양자 컴퓨터의 큐비트는 왜 0 과 1 을 함께 가질 수 있을까?
- 왜? 질문레이저를 비추면 물질마다 왜 조금 다른 색 빛이 섞여 돌아올까?
- 작동 원리형광등
- 작동 원리주사 터널링 현미경 (STM)
- 실험프랑크–헤르츠 실험 (원자의 에너지 계단)
- 실험폰으로 보는 어둠 속 빛 알갱이 (어두운 사진의 잡음)
- 실험슈테른–게를라흐 실험 (둘로 갈라진 은 원자 빔)