1: しじみ ★ 2018/11/07(水) 15:18:37.73 ID:CAP_USER
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/

no title


GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181105-fifth-state-of-matter-in-space/
5: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/07(水) 17:39:01.98 ID:1tHm/pjM
>>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

超臨界流体 - Wikipedia
超臨界流体(ちょうりんかいりゅうたい、英語:supercritical fluid)とは、臨界点以上の温度・圧力下においた物質の状態のこと。気体と液体の区別がつかない状態といわれ、気体の拡散性と、液体の溶解性を持つ。
19: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/08(木) 23:14:04.87 ID:hLc9QPfo
>>5
特に決まってない
物質の相なんて無数にある

20: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/08(木) 23:15:34.97 ID:hLc9QPfo
>>5
それと超臨界流体は相ではない

相 (物質) - Wikipedia
気体、液体、固体は、物質の三つの形態(物質の三態)として知られているが、固体や液体には複数の違った形態をとる場合があることもまた知られている。そこで、これらを区別する別の用語が必要になる―それに相という用語が使用される。
21: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/08(木) 23:45:29.68 ID:/w3OO9nZ
>>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?

22: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/08(木) 23:52:01.70 ID:aAoFOYXK
>>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

11: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/08(木) 00:52:27.43 ID:2njMFKMm
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?

プラズマ - Wikipedia
プラズマ(英: plasma)は固体・液体・気体に続く物質の第4の状態である。狭義のプラズマとは、気体を構成する分子が電離し陽イオンと電子に分かれて運動している状態であり、電離した気体に相当する。
13: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/08(木) 01:44:02.57 ID:QT5kgLm/
>>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?

フェルミ粒子 - Wikipedia
フェルミ粒子に属する粒子には、クォークやレプトンである電子やミュー粒子、ニュートリノがある。また、3つのクォークからなる複合粒子であるバリオンに属する陽子や中性子もフェルミ粒子である。
ボース粒子 - Wikipedia
ボース粒子に属する粒子には、素粒子の間の相互作用を媒介するゲージ粒子である光子、ウィークボソン、グルーオン (いずれもスピン1) がある。
40: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/11(日) 07:31:44.01 ID:JG1BvGsy
>>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

30: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/09(金) 08:46:52.47 ID:eoo6VUvD
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?

33: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/10(土) 00:32:03.08 ID:VX/qPFEr
超流動なのだよ

超流動 - Wikipedia
超流動(英語:superfluidity)とは、極低温において液体ヘリウムの流動性が高まり、容器の壁面をつたって外へ溢れ出たり、原子一個が通れる程度の隙間に浸透したりする現象で、量子効果が巨視的に現れたものである。
39: ココ電球 _/ o-ν ◆tIS/.aX84. 2018/11/11(日) 01:08:55.30 ID:LPo3RKyA
ヘリウム3の実験とちがうん?

42: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/12(月) 05:01:56.93 ID:dA86NRWm
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

44: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/12/06(木) 03:23:15.68 ID:LnQ3bCJ4
>>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

15: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/08(木) 14:20:36.14 ID:/j11Kap9
坊主アインシュタインwwwwww

10: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/11/07(水) 23:10:59.11 ID:x+UMcbTk
また髪の話してる・・・


転載元:https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1541571517/
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