چگالش بوز-اینشتین، حالت پنجم ماده

معمولاً در مدرسه با سه حالت ماده یعنی جامد، مایع و گاز آشنا می‌شویم و بعدتر نام پلاسما را به‌عنوان حالت چهارم می‌شنویم. اما فیزیک‌دان‌ها به حالتی عجیب‌تر هم رسیده‌اند که به آن «حالت پنجم ماده» می‌گویند. این حالت در شرایط عادی اطراف ما وجود ندارد و فقط در آزمایشگاه‌های بسیار پیشرفته و در دماهایی نزدیک به صفر مطلق به‌وجود می‌آید.

حالت پنجم ماده با نام علمی «چگالش بوز–اینشتین» شناخته می‌شود. این نام از دو دانشمند بزرگ، آلبرت اینشتین و ساتیندرا نات بوز گرفته شده است. آن‌ها پیش‌بینی کردند که اگر دما به‌شدت پایین بیاید، رفتار ذرات ماده کاملاً متفاوت می‌شود و همه آن‌ها مثل یک موجود واحد عمل می‌کنند.

برای تشکیل حالت پنجم ماده، باید دما را تا نزدیک صفر مطلق (حدود منفی ۲۷۳ درجه سانتی‌گراد) پایین آورد. در این دما، حرکت ذرات تقریباً متوقف می‌شود و اتم‌ها دیگر به‌صورت جداگانه رفتار نمی‌کنند، بلکه همه با هم وارد یک حالت کوانتومی مشترک می‌شوند.

در حالت پنجم ماده، ذرات طوری رفتار می‌کنند که انگار یک موج واحد هستند. تشخیص این‌که کدام اتم کجاست تقریباً غیرممکن می‌شود. این رفتار برخلاف تجربه‌ی روزمره‌ی ما از ماده است و کاملاً به قوانین مکانیک کوانتومی مربوط می‌شود.

در جامد، ذرات ثابت‌اند؛ در مایع آزادترند؛ در گاز کاملاً پراکنده‌اند و در پلاسما یونیزه می‌شوند. اما در حالت پنجم ماده، مسئله فقط حرکت نیست، بلکه «رفتار جمعی کوانتومی» مطرح است. این حالت نه جامد است، نه مایع، نه گاز و نه پلاسما.

چگالش بوز–اینشتین در سال ۱۹۹۵ برای اولین بار به‌طور عملی در آزمایشگاه ساخته شد. این کشف یکی از مهم‌ترین دستاوردهای فیزیک مدرن بود و برای آن جایزه نوبل هم اهدا شد.

حالت پنجم ماده به دانشمندان کمک می‌کند تا رفتار ذرات کوانتومی را بهتر بفهمند. از آن در تحقیقات مربوط به کامپیوترهای کوانتومی، سنسورهای فوق‌دقیق و بررسی قوانین بنیادی طبیعت استفاده می‌شود.

برخلاف پلاسما که در خورشید و ستارگان دیده می‌شود، حالت پنجم ماده به‌طور طبیعی در اطراف ما وجود ندارد. شرایط لازم برای تشکیل آن آن‌قدر خاص است که فقط با تجهیزات پیشرفته قابل دستیابی است.