【物理学】「ボース＝アインシュタイン凝縮」極小重力下で原子を「物質の第5の状態」において観察する実験が実施される

絶対零度からごくわずかだけ温度が高い超低温の環境で原子を第5の状態「ボース＝アインシュタイン凝縮」に置き、その状態を観察するという実験がドイツの研究チームによって実施されました。実験では高度約250kmまで上がる気象観測ロケットが用いられ、6分程度にわたる極小重力環境下で100を超える観察が行われています。

Space-borne Bose–Einstein condensation for precision interferometry | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0605-1

For The First Time, Physicists Created a 'Fifth' State of Matter in Space
https://www.sciencealert.com/bose-einstein-condensate-space-record-maius-1-experiment-results

ボース＝アインシュタイン凝縮(Bose–Einstein condensation：BEC)は、固体・液体・気体・プラズマに次ぐ「物質の第5の状態」とされるもので、1925年に物理学者のサティエンドラ・ナート・ボースとアルベルト・アインシュタインによってその存在が予言されていました。その後、1995年にコロラド大学とマサチューセッツ工科大学の研究チームがそれぞれBECの実現に成功し、2001年にはノーベル物理学賞を受賞しています。

BEC状態にある原子は、粒子的ではなく集団的な波としてのふるまいを見せるようになります。この「雲」のような状態では多数の原子が同一の波動を行うようになり、個々の原子を区別できないので、原子雲全体が1つの「超原子」のようなものになっていると考えられています。

BECは磁場や集束レーザーなどを用いて作り出した「原子トラップ」の中で原子の振動運動を封じ込めることで、絶対零度に限りなく近いところまで物質を冷却して作り出されます。しかし、重力の影響を受ける地上ではBECを作り出せても、レーザーの照射を止めるとあっという間に雲が落下してBECの状態が失われてしまいます。そのために考え出されたのが宇宙の極小重力環境を利用したBECの研究で、2018年5月には、今回の研究とは別にNASAが打ち上げて国際宇宙ステーション(ISS)に設置した実験設備の中でBECが作り出されていました。

ドイツの研究チームは、気象観測ロケットを使ってBECを宇宙空間で作り出し、6分間という「長い時間」にわたってBECを維持することで100を超える観測を行う実験を実施しました。 「MAIUS 1(Matter-Wave Interferometry in Microgravity experiment：無重力状態での物質波の干渉)」と名付けられた実験では、2017年1月23日にロケットをスウェーデン北部のキールナにあるエスレンジ宇宙センターから打ち上げ、最高点で弾道飛行を行うことで極小重力環境を作り出しました。

通常、BECを作り出すためには部屋ほどのサイズがある施設を使う必要がありますが、そのような巨大なものを打ち上げることは効率的ではありません。上記のNASAでもその小型化が行われており、ISSに設置された設備は大きめの冷蔵庫程度のサイズに小型化されているとのこと。ドイツの研究チームは、小型の「原子チップ」の上に磁場を形成し、その中に複数のルビジウム原子を閉じ込めて絶対零度にほど近いマイナス273度まで冷却することでBECを作り出す方法を開発しました。

6分間にわたる極小重力環境下で作られたBECを用いて、研究チームは110に及ぶ計測を実施し、極小重力環境下でBECがどのような挙動を見せるのかを観測。その中には、BECによる原子雲をレーザーで「切断」し、再び合体させるというものもあったとのこと。その際には、双方のかたまりが持つ周波数の違いがどのような状態になるかが観測されており、最終的には重力波の検出技術の改善に反映されることが期待されているそうです。

関連記事
宇宙ステーション上でボース＝アインシュタイン凝縮実験を開始 | マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180822-682360/

https://i.gzn.jp/img/2018/11/05/fifth-state-of-matter-in-space/00_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181105-fifth-state-of-matter-in-space/

アインシュタインはフサフサ

高のとこでひもになろうとしてるの
やだこと　ゴミ
://qolife.jp/

netflixでそんな映画？　やってたな。　見えない敵がどうの。
現実になるのか

>>1
>ボース＝アインシュタイン凝縮(Bose–Einstein condensation：BEC)は、固体・液体・気体・プラズマに次ぐ「物質の第5の状態」とされるもので、




超臨界流体が第5じゃなかったか

へーISSに持ち込める程度の機材でもできるんだな

BEC状態にある原子雲に反物質を同波動で徐々に加えていき、その状態が崩れた時にドカンという爆弾を。

>>6
難しいことはないだろ
液体ヘリウム消費すりゃ500mlのペットボトルサイズでもできるだろ

1年9ヶ月前の実験のニュースかよ
しかも、それでわかったことは一切書いてないという

また髪の話してる・・・

電離させてプラズマ化した原子をBECの状態にさせたらどうなっちゃうの？

飛行機で無重力落下中にオーロラエクスキューション

>>11
プラズマってフェルミ粒子だろ
BECはボース粒子だ
正反対の物理状態じゃね？

100を越える観察ってなんだろう。
数字のパラメータが100あるだけなら大したことないよな。

坊主アインシュタインｗｗｗｗｗｗ

あれか
綾波を助けるシーンのやつか

まあふつうに考えたら『実験は失敗していた』

>>15
低脳は帰っとけ

>>5
特に決まってない
物質の相なんて無数にある

>>5
それと超臨界流体は相ではない

>>20
では水の超臨界流体はどの相に該当するの？
液体？気体？それとも定義不可？

>>21
相ではない
気相や液相と相転移で隔てられてるわけではなくてただのクロスオーバーだから

>>22
だからさ
超臨界流体が相でないなら
液体の超臨界流体や気体の超臨界流体の存在を認めることになるでしょ
それともあなたの主張は超臨界流体という現象そのものを否定しているのか？
私は相が多数あることを理解している

>>23
お前の言う「液体/気体の超臨界流体」なるものの定義など知らないが
液相と気相は対称性が同じで超臨界流体状態も同じ
これらが違う相であるかどうかは相図上でどういう経路を考えるかによって異なる

>>24
それは液体から超臨界流体に転じたものと気体から超臨界流体に転じたものは区別されるということでいいのかな
もちろん君個人の主張として

>>25
それらは区別されないと言っている
どんな熱力学のテキストにも書いてあるような説明しかしてないつもりだが、どのあたりが受け入れられないんだ？

>>26
>これらが違う相であるかどうかは相図上でどういう経路を考えるかによって異なる



これは君の持論ではないかね
というか超臨界流体が一種の相であってはいけない理由がわからない

>>27
相転移ではなくクロスオーバーしかないからと言っているんだが
にもかかわらず違う相だと主張したいならもう何も言わない

>>28
申し訳ないが言葉遊びにしか聞こえない
説明できないことは理解したから消えていいよ

これってもし人がこの環境下に置かれたら
スライムみたいになっちゃうわけ？

>>27
文盲なの？

人食いアメーバの恐怖

超流動なのだよ

>>30
未来だとバイオライダーみたいな機動隊が編成されるだろうね

>>29
これって声闘ってヤツ？
相手が呆れて相手にするのをやめて、
君が最後に捨て台詞吐いて勝った気分になってんの？

こういうの時々見るけど、経緯を見てると
君の方が馬◯ってことはわかるんだよね。
ROM者は何も書き込まないから、君が誤解してるといけないと思って。
早く半島に帰りな！まぁそれまでガンバッテ！！

>>35
おれは説明を求めてるだけだよ
自分の認識が間違っているならただすいい機会だからね
ただ今回はID:XVA4ulr7の勘違いだった

ちなみに君がID:XVA4ulr7本人であろうとなかろうと説明できるなら聞き入れる用意はある
不明な点があれば指摘するがね
ただし教科書に書いてあるとか教授から聞いたとかなら遠慮しておこう
本人が勘違いしてる可能性が多分にあるからね

>>27
じゃあ超臨界流体の秩序パラメータは何なの？

>>36
何言ってんだこいつ…

ヘリウム３の実験とちがうん？

>>13
フェルミ粒子の場合は対を作ってBECになる
電子対であったり中性子対や原子対の場合がある
He3とHe4の違い程度の変化はあるが正反対というほどのものではない

>>1
チップの中にシュレディンガー音頭が見える

ヘリウム3はフェルミ粒子
ヘリウム4はボウズ粒子
分かったかな？ここの初心者たちは

すいません４でした

>>42
> ヘリウム3はフェルミ粒子
> ヘリウム4はボウズ粒子

だがフェルミ粒子であるヘリウム３もボーズ粒子のヘリウム４と同じように超流動になるぞ
ちょうどフェルミ粒子のはずの電子が超伝導状態になるようにね
超流動への相転移温度は液体ヘリウム３のほうが液体ヘリウム４よりもずっと低温だが

ボース粒子が目の前に存在してることが凄い

神を生け捕りにしたかのような完全なる物質だ