광 트랩을 이용한 보스-아인스타인 응축(Formation of Bose-Einstein Condensates with Optical Trapping Method)

전문가 제언

□ 일반적으로 기체의 압력은 온도와 밀도에 비례한다. 그러나 절대온도 영도 부근에서는 분자 운동은 정지되므로 압력은 없어지게 된다. 또한 밀도가 무한히 큰 영역에서는 기체 압력은 온도에 무관하고, 오직 밀도에만 의존한다. 이와 같은 초고밀도의 상태를 축퇴(degeneracy) 상태라 부르며 중성자별 블랙홀 등은 축퇴물질로 이루어져 있다.

□ 양자론에 등장하는 입자는 페르미온(fermion: 페르미입자)과 보존(boson: 보스입자)으로 크게 구별된다. 페르미온은 거의 페르미 축퇴를 하고 있다. 금속 중의 전도전자는 상온에서 페르미 축퇴를 하고 있으며, 금속의 녹는 온도보다 훨씬 높지 않으면 볼츠만 통계는 적용할 수 없다. 이러한 축퇴 또는 응축 때문에 페르미온 집단도 보존 집단도 저온에서는 비열이 0으로 접근하며 이것으로 열역학 제3법칙이 매우 잘 증명될 수 있다.

□ 레이저 냉각 기술을 활용하여 1995년 알칼리금속의 Rb원자 기체의 보스- 아인스타인 응축(BEC)이 실현되었다. 그 후 알칼리 금속 Na, Li, K의 BEC도 실현하였고, 페르미입자에 대하여 입자의 축퇴 상태인 페르미 축퇴 상태도 K원자와 Li원자에 대해 실현되고 있다. 원자의 BEC나 페르미 축퇴는 레이저 냉각법으로 달성한 것으로 수μK 정도 저온이나 1012cm-3 정도의 원자밀도의 집단을 얻는 데는 유효하나 그 이상의 저온이나 고밀도를 얻는 데는 좋지 않다.

□ 현재 Rb원자 BEC, Cs원자 BEC, Li원자 페르미 축퇴, 그리고 2전자계 원자인 이테르븀(Yb)원자의 스핀이 없는 상태에서의 BEC가 실현되고 있다. 희박원자 기체의 양자 축퇴에 대한 연구는 2001년의 노벨물리학상 후에도 계속되고 있는데, 본 논문에서는 광 트랩을 이용한 보스 응축 생성에 대해 설명하고 있다. 광 트랩은 자기 트랩에 비해 방법이 다양하기 때문에 BEC 도달이 어려운 원자도 조금만 연구하면 BEC를 생성할 수 있다.

저자

Yoshiro TAKAHASHI

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

32(7)

잡지명

레이저연구(D212)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

463~468

분석자

오*섭

분석물

• 광 트랩을 이용한 보스-아인스타인 응축.pdf [189,774 byte]

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