Nemeckým vedcom sa podarilo v marci 2005 vytvoriť Boseho-Einsteinov kondenzát (BEC) z atómového plynu chrómu. Doposiaľ bol vytvorený BEC z alkalických kovov (H, Li, Na, K, Rb, Cs) a He. Chróm je v porovnaní s týmito prvkami výnimočný tým, že má veľký magnetický dipólový moment, pretože obsahuje vo valenčnej vrstve šesť elektrónov s paralelnými spinmi (konfigurácia Cr je 3d5 4s1 - obr. 1). Magnetická dipól-dipólová interakcia medzi atómami chrómu je až 36-krát silnejšia ako u
atómov alkalických kovov. Bude tak po prvý raz možné skúmať i ďalekodosahovú dipól-dipólovú interakciu degenerovaných kvantových plynov. U doposiaľ vytvorených BEC z vyššie spomínaných prvkov nebola dipól-dipólová interakcia dostatočne silná, preto je zatiaľ preskúmaná len ako interakcia krátkeho dosahu.
Chróm sa v súčasnosti využíva v litografii - pokrýva sa ním povrch masky, ktorá sa pri procese litografie používa. Na kremíkovej doštičke sa tak vytvorí niekoľko desiatok až stoviek čipov.
Vo forme BEC nájde chróm uplatnenie i v nanolitografii (pri nanášaní nanoštruktúr na substrát pomocou laserového atómového lúča) a umožní skúmať ďalekodosahovú dipól-dipólovú interakciu ako i niektoré dipolárne javy a nové druhy kvantových fázových prechodov.
Objav BEC a čo to vlastne je
Indický fyzik S. N. Bose prišiel na to, že svetlo sa šíri po kvantách, v podobe fotónov. Vypracoval okolo roku 1924 štatistiku, ktorá popisovala správanie fotónov ako i iných častíc s celočíselným spinom, tj. bozónov. Bozóny majú v porovnaní s fermiónmi tú zaujímavú vlastnosť, že sa môžu nachádzať v tom istom kvantovom stave. Táto štatistika, popisujúca správanie bozónov - Boseho- Einsteinova štatistika - nesie i Einsteinovo meno - Boseho teória totiž nemala dôveru vo vedeckých kruhoch, a tak ju Bose poslal Einsteinovi, ktorý potvrdil správnosť jeho teórie a zovšeobecnil túto štatistiku i na atómové plyny - ale len na tie, ktorých atómy obsahujú párny počet fermiónov (protóny + neutróny + elektróny), napríklad 8737Rb, 2311Na, 73Li, kde p je skratka pre protóny. Zistil, že takéto atómy vykazujú rovnaké správanie ako bozóny, tj. môžu sa nachádzať v rovnakom stave - ale len za veľmi nízkych teplôt, rádovo sú to desiatky nK (nanoKelvinov), prípadne menej.
Bose a Einstein tak predpovedali nový druh hmoty, ktorý nesie ich mená - Boseho- Einsteinov kondenzát (BEC). Atómy prejdú ochladením na dostatočne nízku teplotu do rovnakého kvantového stavu, stavu s najnižšou možnou energiou. Tento proces je podobný utváraniu kvapaliny z plynu - kondenzácii (je to ale len analógia, ku kondenzácii v pravom zmysle tu nedochádza), preto BEC nesie v svojom názve slovo kondenzát.
Za bežných teplôt zaujímajú atómy rôzne kvantové stavy, správajú sa podobne ako elektróny - žiadne dva elektróny nemôžu byť v atóme v tom istom kvantovom stave (Pauliho vylučovací princíp). V stave BEC sú ale atómy v rovnakom kvantovom stave - utváranie BEC.
1. bozóny - častice s celočíselným spinom, názov dostali na počesť Boseho. Riadia sa Boseho-Einsteinovou štatistikou. Patria sem napr. nositelia interakcií: fotóny, gluóny, W +, W- , Z0 a gravitóny
2. fermióny - častice s poločíselným spinom, patria sem napr. protóny, neutróny a elektróny, tj. častice tvoriace hmotu. Ich správanie popisuje Fermiho-Diracova štatistika.
