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ボース＝アインシュタイン凝縮（Bose-Einstein condensation、ボース凝縮とも言う）：ボース＝アインシュタイン統計（ボース統計）に従う粒子（ボース粒子）において、多数（巨視的な数）のボース粒子が一つの量子状態（最低エネルギーの状態）を占める現象（状態）のことをボース＝アインシュタイン凝縮と言う。1925年、インドの物理学者サティエンドラ・ボースからの手紙をきっかけとして、アルベルト・アインシュタインが、この凝縮現象の存在を予言した。
その後、類似した現象として超伝導や超流動が発見されたが、理想的なボース気体によるボース＝アインシュタイン凝縮は未発見のままだった。
凝縮する過程を condensation、凝縮した状態を condensate と言い分ける場合もある。
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2 超流動 3 超伝導 4 その他の類似現象 5 関連記事 |
中性原子気体（理想ボース気体）
偶数個のフェルミ粒子から構成される原子はボース粒子であり、1995年この原子から成る集団（中性原子気体）をサブマイクロケルビンの極超低温に冷却（レーザー冷却が使用される）すると、原子（ボーズ粒子）は、一つの最低エネルギー状態を占有するようになる（コヒーレントな状態）。この相転移は紛れもないボース＝アインシュタイン凝縮であり、これを実現したエリック・コーネルらは2001年度ノーベル物理学賞を受賞している。
理想的なボース気体（粒子数Nとする）においては、ボース＝アインシュタイン凝縮の転移温度TBECは、体積Vが一定であるとして、
ここで、ζ(3/2)は、
また、ボース＝アインシュタイン凝縮状態になった粒子の数NBECは、
超流動
ボース粒子であるヘリウム4による超流動現象において、超流体部分はボース＝アインシュタイン凝縮していると考えられている。超伝導
BCS理論で記述できる超伝導現象では、電子の対であるクーパー対をボース粒子として、厳密な言い方ではないがボース＝アインシュタイン凝縮が起きているとみなすことができる。クーパー対は電子対なので、電子対凝縮（単に対凝縮とも）と言うことがある。その他の類似現象
フェルミ粒子であるヘリウム3の超流動は、超伝導の場合のようにヘリウム3原子の対が凝縮対を作って、凝縮状態となっている（→超流動参照）。また、フェルミ粒子である中性子が対をなすため、同様なことが中性子星の内部でも起こっている可能性が指摘されている。その他にも、光子やフォノンでも凝縮現象を考えることができる。