Tauhkaa: Bosenova

Miehemme maailmalta raportoi, osa 197. Nyt olen käynyt kuuntelemassa, miltä Nobel-palkitun lihasäkin esitelmä kuulostaa. Se kuulosti oikein hyvältä. Yleensä kovan tieteen alalta pidetyt "yleistajuiset" esitelmät ovat järjestäen menneet allekirjoittaneen puolimielen käsityskyvyn ohitse korkealta ja kovaa. Wieman onnistui pitämään esityksensä korkealla ja konkreettisella tasolla siten, että uskon ymmärtäneeni mistä oikein oli kysymys. Puijausta ja itsepetosta kaikki tyynni, mutta miehellä on ilmeisen hyvät pedagogiset taidot. Luulen, että hän on pitänyt kosolti monta esitelmää kansan syville riveille aiheestaan.

Seuratessani esitelmää havaitsin, että vieressäni istunut nuori mieshenkilö oli toimittaja. Ymmärsin jälleen kerran, miksi kuka tahansa oman alansa asiantuntija löytää artikkelista kuin artikkelista perustavaa laatua olevia virheitä. Voi olla että tämä toimittaja on fysiikan rautainen ammattilainen, mutta suurella todennäköisyydellä hän kirjoittaa artikkeliinsa yhteenvetonsa luennosta hieman samaan tapaan kuin minä tähän blogiin: vaivautumatta näkemään yhtään enempää vaivaa kuin on tarpeen(*). Kerettiläisesti luulen, että näin saavutetaan riittävän hyvä tarkkuustaso keskivertoa populääritieteen kuluttajaa varten: kansantajuisten tiedelehtien ja etenkin sanomalehtien tiedepalstojen tehtävänä on ensisijaisesti viihdyttää. Minä kimpaannuin löytäessäni virheitä lähes jokaisesta Hesarin tietotekniikkaa sivuavasta tiedekirjoituksesta, ja se on pelkkää turhaa kiukuttelua. Kosmologiaa tai säieteoriaa sivuavat jutut menivät täydestä kuin väärä raha.

---

Carl Wieman: Bose-Einsteinin kondensaateilla käytännön sovelluksia 2010-luvulla

Vancouver, Canada. Carl Wieman keskittyi tutkimusryhmänsä kanssa 1990-luvun alussa kehittämään halpaa, lasereilla toimivaa laitetta aineen jäähdyttämiseksi lähelle absoluuttista nollapistetta, ja usean vuoden uurastuksen jälkeen syntyi edullisista komponenteista rakennettu atomitason "laser-ansa" (vrt. hunaja-ansa). Tyhjiöön päästettyä kaasua pommitetaan oikealle aallonpituudelle asetetulla laserilla kuudelta suunnalta siten, että molekyyleihin törmäävät fotonit hidastavat niitä ja lopulta saavat ne jäämään kiikkiin.

Saatuaan aikaiseksi 1/10^6 K lämpötilassa pöriseviä pöpsykkäisiä, alkoivat tutkijat miettimään kuinka lämpötilaa voisi vielä entisestään laskea. Vaikka fotonisuihkut hidastivat eli jäähdyttivät kaasumolekyylejä, niiden järjestelmään tuoma energia esti jäähtymisen tiettyä pistettä pidemmälle. Wieman kuvaa ratkaisua kahvikuppianalogialla: laserien kaappaamat molekyylit otettiin seuraavaksi haltuun magneettikentällä, jonka vahvuutta ja muotoa moduloimalla (kahvikupin reunoja laskemalla) saatiin suurimmalla nopeudella varustetut molekyylit karkaamaan ja jäljelle jäi askel askeleelta kylmempiä molekyylejä -- ja lopulta Bose-Einsteinin kondensaatti, joka näin havaittiin ensimmäistä kertaa kokeellisesti.

Riittävän alhaiseen lämpötilaan pudotessaan kaasu muuttuu yht'äkkiä erittäin tiiviiksi ja alkaa saamaan erinäisiä makrotason ominaisuuksia samalla kun se edelleen säilyttää tiettyjä toisia, kvanttitason ominaisuuksia. Esimerkiksi kaksi kondensaattia voidaan törmäyttää toisiinsa, ts. ajaa limittäin, jolloin ne käyttäytyvät kuin aaltomuodot.

Nimitys Bosenova tarkoittaa ilmiötä, jossa kriittisen massan ylittävä kondensaatti luhistuu kasaan, räjähtää kuin supernova -- energiatasoltaan vaivaiset 10^-73 kertaa pienempi supernova, tai kuten Wieman sitä nimitti, "the most pathetic explosion ever recorded" -- ja jäljelle jää harmaa kääpiö, tässä tapauksessa siis erittäin pieni mutta hyvin kylmä kondensaatti. Vielä julkaisemattomien tulosten mukaan tämä ilmiö selittyisi aineen varsin poikkeuksellisilla kemiallisilla muutoksilla.

Wieman uskoo, että tulevaisuudessa kondensaatteja voidaan soveltaa paitsi perustavaa laatua olevien fysiikan ilmiöiden tutkimiseen -- kondensaatit mahdollistavat ensimmäistä kertaa kvanttitason ilmiöiden tutkimisen makrotasolla -- myös ennennäkemättömän tarkkojen antureiden kehittämiseen mm. painovoiman ja ajan mittaamista varten. Lisäksi on mahdollista, että kondensaateilla olisi rooli ns. kvanttitietokoneiden rakentamisessa.

(*) Tai no, minä en saa tästä edes palkkaa. Päinvastoin, jos haluan jatkaa Kanadan pakomatkaani, minun pitäisi keskittyä paperin ja koodin kirjoittamiseen eikä nysvätä tällaisen välimallin blogin kanssa.