Bose-Einstein condensation: a window on the quantum world

The Bose-Einstein condensation (BEC) of dilute atomic gases is one of the most fascinating quantum phenomena. It essentially realizes the macroscopic coherent occupation of only one quantum state, having the lowest energy. Hence, it is the analog for atoms of laser light for optics. Fifteen years having gone since its first experimental realization, BEC has proved to be a powerful tool to investigate a rich range of quantum processes, and a bridge between different fields of physics, such as atomics physics and condensed-matter physics. In this work, we will outline the history of BEC, which is made up of a large number of theoretical works and a lengthy experimental quest up to its final fulfilling. In addition, we will give an overview on the fertile research fields that BEC has allowed to explore, and the main perspectives opened by condensation of diluted atomic gases.

La condensazione di Bose-Einstein di gas atomici diluiti rappresenta uno dei più affascinanti fenomeni quantistici. Essa consiste nell'occupazione macroscopica e coerente di un unico stato quantistico - quello di minima energia - e si profila, pertanto, come l'analogo del laser in ottica. Fin dalla sua prima realizzazione, la condensazione ha rappresentato uno strumento efficace nell'indagine di una vasta gamma di fenomeni, gettando un ponte fra diverse discipline della fisica, quali la fisica atomica e della materia condensata. Ci pare dunque che valga la pena tracciare qui la sua storia, fatta da una larga messe di lavori teorici e lunghi sforzi verso la realizzazione sperimentale, infine coronati dal successo. Vogliamo inoltre dare al lettore una panoramica dei campi di ricerca, estremamente prolifici, che essa ha permesso di esplorare, e delle principali prospettive ad oggi aperte.