كثافة بوز اينشتاين Bose Einstein condensation

كُثَافة بوز اينشتاين Bose Einstein condensation

دائما ما تعلمنا إن حالات المادة هي ثلاث – الصلبة solid , السائله liquid, الغازية gaseous- ولم يكن لدينا أدنا مشكله في فهمها , لأنها ضمن إدراكنا الحسي, وكل يوم نتعامل مع هذه الحالات.

لكن فالحقيقة إن حالات المادة تزيد عن هذا العدد, فأمكن اكتشاف حالات أخرى للمادة بتطور الإمكانات والمعدات.
- بعد ظهور الطاقة النووية , تم اكتشاف الحالة الرابعة للمادة والتي تسمى حالة البلازما plasma.
- وفي عام 1939 ظهرت الحالة الخامسة للمادة وهي الميوعه الفائقة Superfluditity .
وفي عام 1995 تم إنتاج الحالة السادسة للمادة في المختبر وهي كُثافة بوز اينشتاين Bose Einstein condensation


ملاحظه :
1- - هذا التصنيف غير متفق عليه في جميع الأوساط العلمية وهناك اختلاف عليه , لكن الاغلبيه يميلون له , لأنه يعتمد على درجات الحرارة.
2- - حالات المادة لا تقف عند هذا العدد !!؟ هنالك بحوث وأوراق بحثه تتحدث عن حالات أخرى للمادة.

سوف أتطرق هنا للحالة السادسة للمادة وهي كُثَاَفة بوز اينشتاين.

من اجل فهم هذه الحالة بكل سهوله وبساطه, دعوني أذكركم بالطول الموجي Wavelength وعلاقته بدرجة الحرارة Temperature .
إن العلاقة بين الطول ألموجي ودرجة الحرارة هي علاقة عكسية , أي انه إذا زادة درجة الحرارة فان الطول ألموجي يقل, لكن إذا قلت درجة الحرارة فان الطول ألموجي يزداد!! للفهم أكثر تمعنوا بالشكل التالي :
http://www5.0zz0.com/2010/06/17/15/716414298.png

في هذا ألصوره A من الشكل الكرات الحمراء هي ذرات الغاز وهي موجودة في درجة حرارة الغرفة, فالطول ألموجي قليل جدا.
فالصورة B قللنا درجة الحرارة فزاد الطول ألموجي للذرات.
فالصورة C قللنا درجة الحرارة أكثر وأكثر زاد الطول ألموجي ونلاحظ إن الطول ألموجي أصبح يتداخل وأصبح متشابك.
فالصورة الاخيره D عندما أصبحت درجة الحرارة قريبه جدا من الصفر المطلق أصبحت جميع الأطوال الموجيه متشابكة وذرات الغاز جميعها في نفس الحالة الكميه !!!؟

ملاحظه:
نلاحظ انه عند درجات الحرارة العالية(درجة حرارة الغرفة) فإننا نكون فالمستوى الكلاسيكي classical ونعامل الذرات كجسيمات Particlesلكن عندما قللنا درجة الحرارة فإننا انتقلنا من المستوى الكلاسيكي إلى المستوى الكمي quantumوعاملنا الذرات على أنها موجات .waves


إذا عندما قللنا درجة الحرارة إلى درجة حرارة قريبه جدا من الصفر المطلق absolute zero فان جسيمات الغاز أصبحت في نفس الحالة الكميه quantum state مما أدى إلى ظهور حاله جديدة من المادة هي كثافة بوز اينشتاين .
http://www5.0zz0.com/2010/06/19/00/886109281.jpg

طبعا أول من تنبأ بهذه الحالة هما العالمين بوز Bose واينشتاين Einstein, عام 1924 , ولم يتم إنتاج هذه الحالة من المادة فالمختبر إلا في عام 1995 بواسطة اريك كورنال Eric Cornell و كارل ويمان Carl Wieman .
http://www5.0zz0.com/2010/06/18/23/909689964.jpghttp://blog.lib.umn.edu/bgleason/pt/Albert-Einstein.jpghttp://www.colorado.edu/physics/2000...arl_n_eric.jpg

ملاحظه:
1- لا يمكن الوصول لدرجة الصفر المطلق, لان هذا يتعارض مع مبادئ مهمة منها : مبدأ الاتحديد Uncertainty principle و الانتروبي entropy.

لم يتمكن العلماء من الوصول لكثافة بوز اينشتاين إلا في 1995 لأنه لم يكن لديهم طريقة من تبريد الذرات إلى درجات حرارة قليله جدا. لحين تم اكتشاف طريقة التبريد بالليزر laser cooling .

الليزر يبرد !!؟

نعم, لأنهم اعتمدوا على التصادم المرن Elastic collision, فالبداية يقومون بمحاصرة ذرات الغاز ومن ثم يطلقون شعاع الليزر, مما يؤدي إلى تصادم ذرات الليزر مع ذرات الغاز فتمتلك طاقه اكبر , ولكنها تقوم بالتخلص من طاقه اكبر من الطاقة التي اكتسبتها من الليزر, فتكون فقدت من طاقتها, وهكذا فالذرة الواحدة من الغاز تتخلص من الطاقة فتكتسبها ألذره التي بجانبها, وهي كذلك تقوم بالتخلص من طاقه اكبر من الطاقة التي اكتسبتها, وهكذا حتى يبرد النظام ككل.
طبعا الذرة تتخلص من طاقه اكبر من التي اكتسبتها لان النظام محصور والذرات قريبه جدا من بعضها فهي تريد الوصول إلى وضع الاستقرار.
http://www.mpq.mpg.de/%7Ehaensch/ant...ap_cooling.gif

ملاحظه:
1- - هناك طرق أخرى لتبريد الذرات
2- - تم إنتاج كثافة بوز اينشتاين فالمختبر من خلال استخدام غاز الربيديوم rubidium بواسطة العالمين كورنل وكارل كما ذكرت سابقا , وفي 1996 تم إنتاج هذه الحالة الفريدة بواسطة العالم Ketterle باستخدام غاز الصوديوم Na Sodium , وهؤلاء العلماء الثلاث تقاسموا جائزة نوبل في عام 2001.
3- - كثافة بوز اينشتاين تنتج فقط للبوزوناتBosons, والبوزونات لا تخضع لمبدأ بأولي للاستبعاد pauli principle أي انه يمكن لبوزونين أو أكثر إن يحلن في نفس الحالة الكميه.

وفالنهايه أحب إن اذكر إن كثافة بوز اينشتاين توصف من خلال معادلة جروس بيتيافسكي Gross–Pitaevskii equation (وهي نفسها معادلة شرودنجر الغير خطيه), ان أسعفني الوقت بإذن الله سوف أضع موضوع يتحدث عن هذه المعادله وطرق حلها.

لم ارد الاطاله واوجزت فالموضوع, واي استفسار لا تتردد في طرحه.

دمتم بود
ميمان
_^_^_

جميل جدا هذا العرض المبسط ميمان

بارك الله فيك , و أهلا بعودتك ...

ننتظر أن يسعفك الوقت و تحدثنا عن المعادلة ...

تحياتي

...

أيضا هذا الموضوع ذو صلة وثيقة بموضوعك أخي الكريم

و هو مطروح بتفصيل لمن أراد الاستزادة

هنـــــــــــــــــــــــــــــــــ ـا


تقبل تحياتي

...

حياك الله اخي العزيز,

فالحقيقه المقال الوارده التي ذكرت مقاله مهمه وموضحه للموضوع بالتفصيل,

وفالحقيقه احببت ان اتناول كثافة بوز اينشتاين من الناحيه الرياضيه من خلال معادلة جروس بيتيافسكي وطرق تبريد الذرات. ولكن فالبدايه تناولت الموضوع بشكل عام

وكذلك المنتدى يخلوا من مواضيع تتحدث عن هذا الموضوع.

دمت بود
اخوك ميمان
^_^

فعلا عزيزي كما ذكرت

فهكذا مواضيع تقريبا شبه غابت عن المنتدى

لا زلنا ننتظر المعادلة

و غير بوز انشتاين ننتظر فيرمي ديراك أيضا

تقبل تحياتي

...

فعلا عزيزي كما ذكرت

فهكذا مواضيع تقريبا شبه غابت عن المنتدى

لا زلنا ننتظر المعادلة

و غير بوز انشتاين ننتظر فيرمي ديراك أيضا

تقبل تحياتي

...

أخي الكريم ميمان ، جزاك الله خيراً وبارك الله بك على هذا المقال الرائع الموفق والمبسَّط ، وأنا في انتظار ما وعدت به إن شاء الله .

في الحقيقة كان يخطر ببالي أن أضع مقالاً عن هذا الموضوع المهم ، لكن وجدتك قد ذكرت بعض الأمور التي كنت أنوي طرحها ، لذلك سأفكر مراراً قبل أن أنفذ فكرتي .

وأتمنى من الأخوة المشرفين أن يقوموا بتثبيت هذا المقال لأهميته وندرته .

تحياتي لك أخي .

هل يمكن ان نتناول الموضوع من الناحية الريضية

هذا الرابط يتعلق بالموضوع الذى نناقشه
إحصاء بوز-أينشتاين - ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

ارجو ان تتقبلو مرورى ...... ولكم التحية

السلام عليكم ورحمة الله

جزاك الله خيرا على موضوعك

بس عندي سؤال ماني مستوعبه :(


اعرف انه بسيط بس ماني قادر اتخيل


السؤال

الان درجة الحرارة هي مقياس على الطافة الحركية بين الذرات ,,اذا كانت الطاقة الحركية عالية معناتها درجة الحرارة عالية....
لكن اذا قلت درجة الحرارة معناتها الطاقة الحركية تقل ....طيب كيف تسلك السلوك الموجي عند الحرارة المنخفضة...يعني اذا قلت حركتها ...


ماني فاهم وش العلاقة بينهم ؟؟ كيف اتصور ؟؟؟


اسف اخي الكريم لكنه مره خاني كونفيوز:))

اسف اذا لم يكن السؤال موجه الي لكن حسب اعتقادي ان الطاقة الحركية قليله صحيح لكن - ليست معدومة -

السلام عليكم ..

والله موضوع أكثر من رائع ...الله يعطيك العافيه ويكرمك ...بصراحه مررة عاجبني ....

ممكن طلب : أريد معرفه المزيد عن التبريد بالليزر الله يخليكم ساعدوني ..

تحيااتي وأشوااقي

يقال من علمك حرفا صرت له عبدا وانا تعلمت الكثير فجزاكم الله خيرا الله يجعلكم قدوة لكل العالم وصراحة اول مرة اسمع بالحالة السادسة للمادة وهي كثافة بوز انشطاين

شكرا لك دكتور على التفسير



وجزاك الله خيرا

شكرااااااااااااااااااااااا


تحياتي