Здравствуйте, какие состояния вещества вы знаете?

Вы, возможно, скажете - жидкое, твёрдое, газообразное и плазма. Но я вас огорчу, их 5. Вы спросите: "Какого?", тогда читайте далее.
В середине ХХ века появилась теория о, так званом, конденсате Бозе-Эйнштейна. Конденсат Бозе-Эйнштейна — агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли кельвина). В таком, сильно охлаждённом, состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне.
Тот факт, что конденсат Бозе — Эйнштейна был предсказан в 1925 году, а был получен только в лаборатории в 1995 году, семьдесят лет спустя, показывает, что существуют определенные проблемы при получении конденсата Бозе — Эйнштейна. Теперь мы знаем, что бозе-эйнштейновская конденсация может быть достигнута, только если охладить газ до нанокельвинов, вы должны подойти очень близко к абсолютному нулю. Чтобы было с чем сравнить: нанокельвин — это более чем в миллион раз низкая температура, чем у межзвездного пространства. Что произойдет, если вы охладите любую форму материи до очень низкой температуры? Любая материя сжижается и твердеет при низких температурах. Но конденсат Бозе — Эйнштейна — это особое состояние газа. Из этого можно сделать вывод, что конденсация в том виде, как она была описана Эйнштейном, недостижима, так как до того, как газ сможет образовать конденсат Бозе — Эйнштейна, он замерзнет, превратится в жидкость или затвердеет.
Все трое физиков-лауреатов - американцы Эрик Корнелл и Карл Вейман и немец Вольфганг Кеттерле - работают в США. В пресс-релизе Нобелевского комитета сказано, что они удостоены премии за получение конденсата Бозе - Эйнштейна в разреженных газах из атомов щелочных металлов и за исследование свойств этого конденсата.
Говоря проще, речь идет об исследованиях особого, пятого, состояния вещества, добавившегося совсем недавно к известным - твердому, жидкому, газообразному и плазменному.
Принципиальная возможность перевода вещества в такое состояние при охлаждении до температур, вплотную приближающихся к абсолютному нулю, была предсказана индийским физиком Ш. Бозе и знаменитым А. Эйнштейном еще в 1924 году. Однако получить конденсат на практике физикам удалось лишь 6 лет назад. Главная проблема заключалась в том, чтобы добиться глубокого охлаждения вещества. Температуру газа следовало довести до уровня, всего на несколько стомиллионных долей градуса превышающего абсолютный нуль.
Для достижения таких температур обычные холодильники, конечно, не годятся. И даже турбодетандеры, сжижающие гелий, азот и другие газы, не помогут. В своих опытах ученые решили использовать комбинации двух методов глубокого охлаждения, разработанных относительно недавно: лазерного охлаждения и охлаждения испарением.
Экспериментаторы тормозили атомы газа магнитными ловушками, затем замедляли их движение, заставляя продираться сквозь густосплетение множества лазерных лучей. А далее, опять же лазерным лучом, отгоняли самые быстрые горячие атомы, пока не осталось сколько-то окончательно замерзших, обездвиженных.
Полученный таким образом конденсат представлял собой висящее в магнитно-оптической ловушке газовое облачко, состоящее из 2000 атомов рубидия. Причем облачко это имело температуру, лишь на две стомиллионных доли градуса превышавшую абсолютный нуль.
Главная особенность данного конденсата, как установили, состоит в том, что образующие его атомы при таких температурах переходят на самый низкий энергетический уровень из всех возможных. Все они теряют свою самостоятельность и начинают вести себя, словно один гигантский атом. Образуется совершенно необычное вещество, являющееся в то же время волной, как любая элементарная частица. Первыми достигли необходимого результата американцы. Немец Кеттерле был разочарован, узнав, что Корнелл и Вейман его опередили. Однако решил продолжать собственные эксперименты.
На то были, впрочем, особые причины. Во-первых, он шел своим путем. Во-вторых, в своих опытах он использовал атомы натрия, а не рубидия. И спустя три месяца он тоже добился желаемого результата. Причем ему удалось получить в 100 раз больше конденсата, чем конкурентам.
Кроме того, на основе конденсата Бозе - Эйнштейна он решил построить атомный лазер. И создал его в 1996 году.
В отличие от света, испускаемого обычной лампочкой, лазер, как известно, испускает когерентное излучение. То есть все испускаемые им фотоны имеют одну и ту же энергию, длину и фазу волны. Если вместо света использовать синхронизированные атомы - как раз такие, что составляют конденсат Бозе - Эйнштейна, - можно говорить об атомном лазере, обладающем большей эффективностью, нежели обычный. Между оптическим и атомным лазерами есть как аналогии, так и различия. Аналогом активной среды оптического лазера в атомном выступает бозе-конденсат из ультрахолодных атомов. В обоих случаях внешняя энергия приводит к тому, что из активной среды вырывается когерентное излучение.
Но происходит это не в результате спонтанного излучения атомов активной среды, как в оптическом лазере, а вследствие более сложного взаимодействия атомов, которое приводит к образованию своеобразных капель "жидкого света". Они обладают чуть меньшей скоростью, нежели фотоны, зато намного большей энергией.
Использовать вместо луча света пучок атомов предлагалось еще четверть века тому назад, когда в Америке началась разработка программы "Звездные войны". Такая замена резко бы увеличила мощность луча, что было необходимо для оружия, подготавливаемого для войн в космосе. Но интересен такой лазер не только мощностью.
Как предполагают ученые, с помощью атомного лазера можно будет вести изготовление микросхем с такими возможностями, о которых мы сегодня и мечтать не смеем. Ведь новый инструмент позволяет распоряжаться атомами поштучно, выстраивая из них, словно из кирпичей, какие угодно ансамбли.
А совсем недавно в Институте квантовой оптики имени М. Планка был создан микрочип величиной в почтовую марку. Он заключен в резервуар и содержит миниатюрную оптическую ловушку, которая позволяет получать конденсат Бозе - Эйнштейна. Вероятно, такой микрочип может стать основой компьютеров шестого поколения с невиданными ранее возможностями по быстродействию.