Plasma

A natureza quântica do condensado
De acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg, a posição de um átomo está ‘distribuída’ por uma distância da ordem do comprimento de onda térmico (c.d.o. de de Broglie).

À temperatura ambiente, este comprimento é cerca de 10000 vezes menor do que a distância entre os átomos. Isto significa que as ondas de matéria dos átomos individuais estão descorrelacionadas, e que o gás é descrito pela estatística clássica ou de Maxwell-Boltzmann.

À medida que o gás arrefece, esta distribuição alarga, e eventualmente há mais do que um átomo em cada cubo com as dimensões do comprimento de onda térmico. A sobreposição das ondas de átomos diferentes tem como consequência a perda de identidade dos átomos individuais e o comportamento do gás muda radicalmente: passa a ser descrito pelo tipo de estatística quântica, descoberta em 1924 por Bose e Einstein.

A estatística de Bose-Einstein aumenta drasticamente a probabilidade de encontrar mais do que um átomo no mesmo estado e podemos pensar que na onda de matéria do gás de Bose, as ondas dos átomos individuais oscilam em uníssono.

O resultado é a condensação de Bose-Einstein ou a ocupação macroscópica do estado fundamental do gás. A distribuição de densidade do condensado é representada por uma única onda macroscópica, com amplitude e fase bem definidas, exactamente como na onda dum campo clássico. A transição de um estado com ondas de matéria desordenadas para um estado com uma onda macroscópica coerente pode ser comparada à transição entre a luz incoerente e a luz coerente do laser.
A observação do condensado permitiu, de facto, testar o comportamento ondulatório da matéria à escala macroscópica. A figura seguinte à esquerda, obtida pelo grupo de W. Ketterle em 1995, mostra o padrão de interferência que resulta do choque de dois condensados de Bose-Einstein (neste caso de 23Na). A semelhança com o padrão observado na superfície da água, quando duas ondas circulares interferem