Tegorocznymi laureatami w dziedzinie fizyki zostali Eric Cornell z USA, Wolfgang Ketterle z Niemiec oraz Carl Wieman z USA. 9 października 2001 r. nagrodzono ich Noblem za stworzenie kondensatu rozcieńczonych gazów Bosego-Einsteina oraz za stworzenie podstaw wiedzy na temat własności kondensatów.

Wolfgang Ketterle (ur. 1957 r., Niemcy) jest profesorem fizyki w Massachusetts Institute of Technology. Prowadził doświadczenia ze spowalnianiem, schładzaniem i chwytaniem atomów. Współwynalazł metodę chwytania atomów i technikę ich laserowego schładzania. Uzyskał pierwszy laser atomowy.

Eric A. Cornell (ur. 1961 r., Kalifornia) pracuje naukowo w National Institute of Standards and Technology i na University of Colorado w Boulder. Badał właściwości gazów schłodzonych do bardzo niskich temperatur. Wraz z Wiemanem po raz pierwszy wytworzył tzw. kondensat Bosego-Einsteina i pracuje nad możliwościami wykorzystania go w praktyce.

Carl E. Wieman (ur. 1951 r., USA) jest profesorem fizyki na University of Colorado w Boulder. Badał zjawiska fizyki kwantowej, pracował też nad procesami chłodzenia i wychwytywania atomów z użyciem techniki laserowej i pola magnetycznego. Wraz z Cornellem po raz pierwszy wytworzył kondensat B-E.

Powszechnie znane są cztery stany skupienia materii: stały, ciekły, gazowy oraz plazma – zjonizowany gaz. Istnienie piątego stanu skupienia materii – kondensatu Bosego-Einsteina przewidzieli w latach dwudziestych XX wieku hinduski fizyk Satyendra Nath Bose i Albert Einstein. Od ich nazwisk pochodzi nazwa kondensatu B-E.

Kondensat powstaje przez chłodzenie rozrzedzonego gazu atomów do bardzo niskiej temperatury. W tym stanie wszystkie atomy mają ten sam najniższy dozwolony teorią kwantową stan energetyczny bliski zeru.

Badania te mogą się przyczynić do skonstruowania w przyszłości komputerów kwantowych o wielkiej mocy obliczeniowej i niewielkich rozmiarach, a także do stworzenia czujników przyspieszeń i miniaturowych, bardzo precyzyjnych zegarów atomowych, przydatnych np. w nawigacji lotniczej i kosmicznej. Możliwe jest wykorzystanie zjawisk kwantowych do szyfrowania danych. Wykorzystujący kondensat Bosego-Einsteina laser atomowy ma szansę posłużyć do dokładniejszego poznania budowy materii i jako narzędzie do układania pojedynczych atomów, niezastąpione w nanotechnologii.

Jak napisał w uzasadnieniu Komitet Noblowski: “70 lat upłynęło zanim w 1995 roku tegorocznym laureatom Nagrody Nobla udało się osiągnąć ten ekstremalny stan materii. Cornell i Wieman stworzyli czysty kondensat z około 2 tysięcy atomów rubidu w temperaturze 20 nanokelwinów. Stworzenie warunków, w których materia zachowywałaby się w tak kontrolowany sposób, bardzo długo stanowiło wyzwanie dla naukowców. Odkrywając nowy stan materii, czyli kondensat Bosego-Einsteina, tegoroczni laureaci sprawili, że atomy zaczęły ‘śpiewać unisono’“.

W uzasadnieniu czytamy dalej: “Niezależnie od Cornella i Wiemana, Ketterle wykonał podobny eksperyment z atomami sodu. Kondensaty, które stworzył, zawierały większą liczbę atomów i dlatego mogły być używane do dokładniejszych badań tego zjawiska. Stosując dwa oddzielne kondensaty Bosego-Einsteina, które połączył ze sobą, otrzymał bardzo jasne wzory interferencji. Takie wzory powstają na przykład na powierzchni wody, kiedy w tym samym czasie zostaną do niej wrzucone dwa ciała stałe. Eksperyment ten wykazał, że kondensat składa się z całkowicie skoordynowanych atomów. Opierając się na tym samym zjawisku stworzył też swego rodzaju prymitywny ‘promień lasera’ wykorzystując materię zamiast światła. Ten nowy sposób kontroli materii może znaleźć rewolucyjne zastosowanie w takich dziedzinach jak precyzyjne pomiary i nanotechnologia“.

Autor

Marcin Marszałek