摘 要：玻色-爱因斯坦凝聚态是一类非常特殊的物质形态，它具有的许多奇特的性质注定了它在很多领域都有着广阔的应用前景
关键词：BEC；物质形态；特殊；应用前景
学习物理的人都熟知，物质随温度的不同表现出不同的形态。当温度从接近0k逐步升高时物质依次表现为费米凝聚态、玻色-爱因斯坦凝聚态、固态、液态、气态和等离子体等。其中“波色-爱因斯坦凝聚态”是上世纪20年代预言提出的，1995年在实验室实现。此种形态是一种极为特殊的物质形态。
下面仅从该种形态的特点、实现过程和应用等方面谈谈自己粗浅的认识。
微观粒子的分布也与温度有关，当温度较高时符合经典统计规律（玻尔兹曼分布），当温度较低时符合量子统计规律（玻色-爱因斯坦分布和费米-狄拉克分布）。因此，有了两种微观粒子，即玻色子（原子内所有粒子自旋数之和为整数）和费米子（原子内所有粒子自旋数之和为半整数）。
一、BEC的特点
当温度降低到一定程度时，如T 1.有很强的相干性（相干结构） 2.原子仍处于气态（仍是一种流体，但为超流，不同于普通气体）。“超流”指流体内部无摩擦，无粘滞阻力。 3.超流发生转动可形成量子化漩涡。 二、BEC的实现过程 由于BEC的实现要求温度必须降低到接近0k（如几十到几百nk），因此它对冷却技术的要求较高。要使温度达到如此低的程度，这必须要涉及到另外一门学科—超冷原子物理学（激光冷却和捕陷中性原子技术）。 （一）激光冷却技术 激光与原子相互作用时（同时用多束激光从不同角度照射），原子被囚禁。相当于原子与激光光子相互作用，原子遇到与其运动方向相反、具有特定能量的光子时，便可以吸收光子的能量而从基态跃迁到激发态，处于激发态的原子不稳定，之后又会从激发态跃迁到基态同时放出光子（此光子的方向是随机的）。正是因为放出的光子动量是随机的，所以光子沿各个方向动量的分量都相等，从而达到了冷却的目的。 激光冷却获得的温度比较低（最低温度达几十个nk），已接近于0k。 在整个冷却过程中，用到了以下物理规律；光的多普勒效应（原子只吸收与其相反方向的光子），原子能级量子化（原子只吸收或放出具有特定能量的光子），光具有动能（光的粒子性），激光的高度单色性和可调技术。 但单纯采用激光冷却还达不到BEC对温度的要求，因此在激光冷却的基础上，还要用到另外一种冷却方法—“蒸发冷却”。 （二）蒸发冷却 通过激光冷却后的原子都处于能量最低的状态。此时用射频场照射一维无限深势阱中（能量最低态）的原子。使其上表层能量较高的原子“蒸发”而带走一部分能量，这样使得剩下的原子的能量就进一步降低。 BEC是动量空间的凝聚，而非坐标空间，冷却后的原子仍处于基本无相互作用的自由状态（大小为10m—100m）。 费米子由于自身的特点（同一个状态中不可能有多于1个的费米子同时存在），因此费米子的凝聚则更困难。而玻色子可以降温凝聚，据此，可以将费米子与玻色子混合，玻色子降温时可以带着费米子使其也凝聚。或者也可以使两个费米子通过强相互作用变成一个“分子”（相当于玻色子）进行冷却凝聚。 三、BEC的应用 （一）实现原子激光 通过原子全息技术准确定位原子，制造纳米集成电路。原子激光的相干性、单色性比普通激光更强，因为普通激光是光而原子激光是实物。 （二）形成原子光学晶格 原子光学晶格是由驻波激光场构成的冷原子激光阵列。即将冷原子填入光学晶格中形成。通过控制晶格的厚度，可以改变冷原子的特性。如绝缘性，超流性。另外还能引起“自囚禁”现象。原子光学晶格为精确操控冷原子和开展一类基本物理问题开辟了方法。 （三）用于降低光速 它可以有异常高的光学密度差，一般来说凝聚的折射系数是非常小的，因为它的密度比平常的固体要小得多。但使用激光可以改变玻色-爱因斯坦凝聚的原子状态，使它对一定的频率的系数骤增。这样光在凝聚内的速度就会骤降，甚至降到数米每秒。 （四）研制高准确度和稳定度的原子钟和精密原子干涉仪。 （五）用于量子科学技术的研究中。 以上只是个人对此问题仅有的一点粗浅的看法和认识。总之，尽管玻色-爱因斯坦凝聚很难理解也很难制作，但它具有许多奇特的性质，这使得它在很多领域都有着非常广阔的应用前景。