企业介绍
公司现有职工数十人,其中教授、高级及中青年技术骨干近半数。其中有真空技术领域的资深专家,有专攻焊接工艺的高级工程师,有之谱分析领域的知名教授,在多年的实践工作中积累了丰富经验,完全有能力保证设计方案的科学性、合理性及高水平。对于国家重点项目,我们也经常会聘请国内知名真空专家,国外真空领域的技术专家一起前来讨论方案,参与设计。近年来,我们为国防单位、科研机构、高等院校设计制造了一打拼高、精、尖的真空设备。
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BOSE-Ein凝聚物理实验装置
用途:凝聚态物理研究
极限真空:2×10-9Pa
1. 根据玻色统计规律,玻色子的分布是与温度有关的。只有当温度很低,低于某个临界温度时,才会出现大量玻色原子在最低能级的情况。
2. 玻色凝聚分为动量凝聚和空间凝聚。因为在量子力学中,动量和空间不可能同时测定。实验上,是在一个光或磁势阱中,所以,动量和空间都是在一定范围内。
3. 所谓“最低能态”,是指由大量全同粒子组成的多体系统能级的基态。
4. 至于电子,是费米子,满足与玻色子不同的统计规律。现在也有研究费米凝聚。电子的基态实际是指电子和原子核组成的原子系统的能级的基态。
问题补充. 网上说“突然”,确实是的;老师说的“像物质的三态一样”也有道理,因为玻色-爱因斯坦凝聚是一种相变,其中有些物理量的变化是不连续的。
关于玻色-爱因斯坦凝聚
玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是科学巨匠爱因斯坦在70年前预言的一种新物态。这里的“凝聚” 与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态(一般是基态)。即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态。
形象地说,这就像让无数原子“齐声歌唱”,其行为就好像一个玻色子的放大,可以想象着给我们理解微观世界带来了什么。这一物质形态具有的奇特性质,在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域都有美好的应用前景。现在全世界已经有数十个室验室实现了8种元素的BEC。主要是碱金属,还有氦原子和钙等。
发现史
1924年印度物理学家玻色提出以不可分辨的n个全同粒子的新观念,使得每个光子的能量满足爱因斯坦的光量子假设,也满足波尔兹曼的最大机率分布统计假设,这个光子理想气体的观点可以说是彻底解决了普朗克黑体辐射的半经验公式的问题。可能是当初玻色的论文因没有新结果,遭到退稿的命运。他随后将论文寄给爱因斯坦,爱因斯坦意识到玻色工作的重要性,立即着手这一问题的研究,并于1924和1925年发表两篇文章,将玻色对光子(粒子数不守恒)的统计方法推广到原子(粒子数守恒),预言当这类原子的温度足够低时,会有相变—新的物质状态产生,所有的原子会突然聚集在一种尽可能低的能量状态,这就是我们所说的玻色-爱因斯坦凝聚。
1938: Landau提出液氦(He4)超流本质上是量子统计现象,是BEC的反映, 并计算出临界温度为3.2K。从此BEC开始受到重视。从那时起,物理学家都希望能在实验上观察到这种物理现象,但由于找不到合适的实验体系和实验技术的限制,玻色-爱因斯坦凝聚的早期实验研究进展缓慢。
20世纪90年代以年来,由于大家所熟知的三位物理学家(Chu(朱棣文), Cohen, Phillips)的杰出工作,激光冷却与囚禁中性原子技术得到了极大发展,为玻色-爱因斯坦凝聚奇迹的实现提供了条件。
1995年实验观察气相原子的玻色-爱因斯坦凝聚的愿望终于实现了!第一批实现BEC的几个研究小组分别来自美国科罗拉多大学实验天体物理联合研究所(JILA) 、美国莱斯大学(Bradley小组)、麻省理工学院(MIT)(Davis等人)这三个实验宣告了实验观察玻色-爱因斯坦凝聚的实现,在物理界引起了强烈反响,是玻色-爱因斯坦凝聚研究历史上的一个重要里程碑。
此后,有关BEC的研究迅速发展,观察到了一系列新的现象。如BEC中的相干性、约瑟夫森效应、蜗旋、超冷费米原子气体。其中许多是当年爱因斯坦和玻色未曾想象过的,BEC招致了诸多领域现代物理学家的关注。
玻色-爱因斯坦冷凝态
常温下的气体原子行为就象台球一样,原子之间以及与器壁之间互相碰撞,其相互作用遵从经典力学定律;低温的原子运动,其相互作用则遵从量子力学定律,由德布洛意波来描述其运动,此时的德布洛意波波长λdb小于原子之间的距离d,其运动由量子属性自旋量子数来决定。我们知道,自旋量子数为整数的粒子为玻色子,而自旋量子数为半整数的粒子为费米子。
玻色子具有整体特性,在低温时集聚到能量最低的同一量子态(基态);而费米子具有互相排斥的特性,它们不能占据同一量子态,因此其它的费米子就得占据能量较高的量子态,原子中的电子就是典型的费米子。早在1924年玻色和爱因斯坦就从理论上预言存在另外的一种物质状态——玻色爱因斯坦冷凝态,即当温度足够低、原子的运动速度足够慢时,它们将集聚到能量最低的同一量子态。此时,所有的原子就象一个原子一样,具有完全相同的物理性质。
根据量子力学中的德布洛意关系,λdb=h/p。粒子的运动速度越慢(温度越低),其物质波的波长就越长。当温度足够低时,原子的德布洛意波长与原子之间的距离在同一量级上,此时,物质波之间通过相互作用而达到完全相同的状态,其性质由一个原子的波函数即可描述; 当温度为绝对零度时,热运动现象就消失了,原子处于理想的玻色爱因斯坦冷凝态。
在理论提出70年之后,2001年的诺贝尔物理学奖获得者就从实验上实现了这一现象(在1995年)。实验是利用碱性原子实现的,碱性原子形成的冷凝态,是一种纯粹的玻色爱因斯坦冷凝态,因此可以对玻色爱因斯坦冷凝态现象进行充分的研究。前些年的物理研究也部分的实现了玻色爱因斯坦冷凝态,例如超导中的库泊电子对无电阻现象,超流体中的无摩擦现象,但其系统特别复杂,难以对玻色爱因斯坦冷凝态现象进行充分的研究。
(它们也是获得诺贝尔物理学奖的研究成果,超流 体中的无摩擦现象1962年,超导中的库泊电子对无电阻现象1972年。)