天天一分钟｜物质的第五态

所有原子，齐步走！1-2-1，1-2-1，……...

1.1924年，年轻的印度物理学家玻色寄给爱因斯坦一篇论文，提出了一种关于原子的新理论，在传统理论中，人们假定一个体系中所有的原子（或分子）都是可以辨别的，我们可以给一个原子取名张三，另一个取名李四……并且不会将张三认成李四，也不会将李四认成张三。然而玻色却挑战了这个假定，他认为在原子尺度上我们根本不可能区分两个同类原子（如两个氧原子）有什么不同。

2.玻色的论文引起了爱因斯坦的高度重视，他将玻色的理论用于原子气体的研究，推测在正常温度下，原子可以处于任何一个能级，但在非常低的温度下，大部分原子会突然跌落到最低的能级上，就好像一座突然坍塌的大楼一样。处于这种状态的大量原子的行为像一个超大的“原子”。打个比方，练兵场上散乱的士兵突然接到指挥官的命令“向前齐步走”，于是，他们迅速集合起来，就像一个士兵一样整齐地向前走。后来，物理学界将物质的这一状态称为玻色一爱因斯坦凝聚态（Bose-Einstein condensation）。其实激光就是一种最常见的玻色一爱因斯坦凝聚态。

3.这里的“凝聚”表示原来不同状态的原子突然变成同一状态（一般是基态），要达到该状态，一方面需要物质达到极低的温度，另一方面要求原子体系处于气态。

4.1995年，两名美国物理学家康奈尔（Eric Allin Cornell）、维曼（Carl Edwin Wieman）以及德国物理学家克特勒（Wolfgang Ketterle）分别在铷原子蒸气中第一次直接观测到玻色一爱因斯坦凝聚态。为此，2001年度诺贝尔物理学奖被授予了这3位物理学家，以表彰他们在实现“玻色一爱因斯坦凝聚态”研究中作出的突出贡献。