非常幸運的是，我在讀書的時候，系主任恰好是從事凝聚態物理的研究，他跟我們多次介紹過凝聚態物理的一些現象。在後來的學習中，也多少接觸了一點這方面的內容。

下面，我就用自己的理解來回答一下您這個問題。

首先來看這張我們人民子弟兵威武雄壯的閱兵圖片

我們從這個圖片裡能看到，我們最可愛的人整齊劃一，即使千軍萬馬，所有人如同一人。

如果我們要描述他們的動作，只要描述其中一個人就可以了。方陣中所有人的行為都是一樣的，我們要想描述所有人，只要以這個人為基礎用一個函式就能描述整個方陣。

如果把佇列中的戰士縮小到一個原子的大小，那這種感覺就是您說的玻色愛因斯坦凝聚態。

所謂的玻色愛因斯坦凝聚，其實就是當外界條件達到一定條件的時候，物質中的原子成為全同原子，就是說這個時候的原子，原來各自獨立的原子顯示出相同的行為、相同的物理性質，科學家用一個函式就能描述出來所有的原子狀態。

這個時候，就是科學家說的玻色愛因斯坦凝聚。

個人認為：這種狀態的最大意義在於可以把微觀粒子的行為變成容易觀測的宏觀物體的表現。

原子從俘獲勢中釋放後的密度分佈。(左)熱雲剛過相變，(中)部分冷凝雲和(右)幾乎純冷凝雲。

玻色-愛因斯坦凝聚（BEC）是一種物質狀態，其中分離的原子或亞原子粒子冷卻至接近絕對零（0 K，-273.15°C或-459.67°F; K =開爾文），聚結為單個量子實體-即可以用波函式描述的實體- 接近宏觀。1924年，阿爾伯特·愛因斯坦根據印度物理學家Satyendra Nath Bose的量子公式預測了這種物質。

玻色-愛因斯坦凝聚物（BEC）是一種非常特殊，有趣且基本的物質，實際上是一種由原子粒子組成的氣體。它同時顯示出兩個不同的真正量子力學特徵。其中之一就是像大原子的本質一樣的波，這種行為在非常低的溫度下變得越來越明顯。另一個特性是，具有整數固有角動量（自旋）的粒子原則上都可以處於相同的量子態。光子，電磁輻射的量子是自旋為1的特定種類的玻色子，而其靜止質量為零。Satendyra Bose透過假設普朗克定律的性質，推匯出了普朗克定律，並在1924年把他的成果發給了愛因斯坦，愛因斯坦認識到這一想法的重要性，因此建議Bose發表論文。此後不久，愛因斯坦本人於同年發現該推導可以擴充套件到氣體，由大顆粒（不同於光子）組成的情況，並預測普通氣體也可以以這種特定狀態被引入，這就是為什麼命名為Bose-Einstein凝聚。就像我們說過的那樣，只有具有整數自旋的粒子才能形成冷凝物，為了紀念玻色，這種粒子被稱為玻色子。電子和其他具有半整數自旋的粒子不會表現出這種行為，除非特定的相互作用將它們耦合為對，以便該對具有整數自旋。

儘管已經預測了數十年，但第一次原子BEC直到1995年才被製備出來，當時JILA的Eric Cornell和Carl Wieman是由美國國家標準技術研究院（NIST）和科羅拉多大學博爾德分校聯合運營的研究機構，冷卻的銣原子氣體在1.7×10 -7 ķ，高於絕對零度。與麻省理工學院（MIT）的沃爾夫岡·凱特爾（Wolfgang Ketterle）一起製備了了含鈉原子的BEC的，這些研究人員還獲得了2001年諾貝爾獎物理。BEC的研究擴充套件了對量子物理學的理解，並導致了新的物理效應的發現。

BEC理論可以追溯到1924年，當時Bose考慮了光子組的行為。光子屬於兩大類基本粒子或亞微觀粒子之一，它們的量子自旋是非負整數（0，1，2，…）或者奇數半整數（1/2，3/2，…）。前一種稱為玻色子，包括自旋為1的光子。後一種稱為費米子，包括自旋為1/2的電子。

正如Bose指出的，這兩類粒子的行為有所不同（請參閱 Bose-Einstein和Fermi-Dirac統計）。根據泡利（Pauli）不相容原理，費米子傾向於互相推開，因此一組中的每個電子都具有獨立的量子態（由不同的量子數表示，例如電子的能量）。相反，無限數量的玻色子可以具有相同的能態並共享單個量子態。

愛因斯坦很快擴充套件了玻色的工作，以表明在極低的溫度下具有均勻自旋的“玻色子原子”將以最低的可用能量聚結成共享的量子態。然而，直到1990年代，才達到了產生足夠低的溫度以檢驗愛因斯坦預測的必要方法。突破之一是依靠鐳射冷卻和俘獲的新技術，在該技術中，鐳射束的輻射壓力透過降低原子的速度來冷卻和定位原子。（對於這項工作，法國物理學家克勞德·科恩·坦努吉（Claude Cohen-Tannoudji）和美國物理學家史蒂文·朱（Steven Chu）和威廉·菲利普斯（William D. Phillips）共有1997年的諾貝爾物理學獎。）第二個突破取決於對磁約束的改進，以便在沒有材料容器的情況下將原子固定在適當的位置。利用這些技術，康奈爾和威曼成功地將大約2,000個單獨的原子合併為一個“超原子”，“超原子”是一種足夠大的，可在顯微鏡下觀察到的冷凝物，具有獨特的量子特性。正如威曼（Wieman）所描述的那樣，“我們將其帶到了幾乎人類的規模。我們可以刺戳它，並以前所未有的方式檢視這些東西。”

BEC與兩個顯著的低溫現象有關：超流態，其中氦同位素 3 He和4 He 各自形成一種液體，其摩擦力為零；具有超導性，電子穿過零電阻的材料。4 He原子是玻色子，儘管3 He原子和電子是費米子，但如果它們與相反的自旋配對形成零淨自旋的玻色子態，它們也會發生Bose 凝聚。2003年， JILA的黛博拉·金（Deborah Jin）和她的同事們使用成對的費米子產生了第一個原子費米離子冷凝物。

BEC的研究產生了新的原子和光學物理學，例如1996年展示的原子鐳射器Ketterle。傳統的鐳射器發射相干光子束。它們都是完全同相的，可以聚焦成一個很小的亮點。類似地，原子鐳射可以產生高強度聚焦的相干原子束。潛在的應用包括更精確的原子鐘和增強的技術來製造電子晶片或積體電路。

BEC最吸引人的特性是它們可以減慢光線。1998年，哈佛大學的 Lene Hau 和她的同事們將透過BEC的光從每秒3×10^8米的真空速度減慢到每秒僅17米，即每小時38英里。從那以後，Hau和其他人完全停止了光脈衝並將其儲存在BEC內，隨後釋放了未改變的光或將其傳送到第二個BEC。儘管BEC的低溫要求帶來了實際困難，但這些操作有望為新型的基於光的通訊，光學資料儲存和量子計算帶來希望。

原子磁光阱

光學冷卻降低了原子雲中原子的速度，但這僅僅是過程的初始階段。為了達到足夠低的溫度，必須使用其它技巧。這可以在稱為磁光阱（MOT）的裝置中實現，如圖所示。MOT由一對所謂的反亥姆霍茲線圈組成，電流透過它們反向傳播。

圖 磁光阱原理圖圖磁光阱的實驗裝置。http://en.wikipedia.org/wiki/File:MOT_setup.png蒸發冷卻

然而，事實證明，多普勒和磁光冷卻所達到的溫度仍不足以達到BEC的臨界溫度。因此，必須應用附加的冷卻技術。該方法稱為蒸發冷卻。從原理上講，這是一種透過吹液體表面來冷卻一杯熱咖啡的技術。這去除了表面上方氣相中最快的分子，並降低了平均動能，即剩餘分子的溫度。

為了應用該技術，透過用鐳射束將冷原子推入所需方向，將冷原子從MOT轉移到沒有冷卻鐳射器的純磁阱中。在由不均勻磁場形成的阱中，它們不會像MOT中那樣被鐳射器的反衝力保持，而是由於磁力得以保持達到其磁矩。儘管該力遠小於反衝力，但由於動能很小，可以將很冷的原子捕獲。

關於最前沿的物理研究成果，我瞭解的有限。據我所知，利用常溫超導材料，可以把一個大功率的電動機做到只有拳頭大小，這是可以帶來一場技術革命的。但現實中我沒有看到常溫超導的普遍應用。可以實現的常溫超導是否還僅限於很小範圍，我不太清楚。還有關於波色愛因斯坦凝聚的知識，你可以百度一下。謝謝。