¿Cuáles son algunos ejemplos del estado de condensado de Bose-Einstein de la materia?

Answer 1

Los condensados ​​de Bose-Einstein (BEC), a veces denominados el quinto estado de la materia, están relacionados con dos fenómenos notables de baja temperatura: la superfluidez , en la que cada uno de los isótopos de helio 3He y 4He forma un líquido que fluye con cero fricción; y superconductividad , en la cual los electrones se mueven a través de un material con resistencia eléctrica cero. 4Los átomos son bosones, y aunque los átomos y electrones 3H son fermiones, también pueden sufrir una condensación de Bose si se emparejan con espines opuestos para formar estados de tipo bosón con un giro neto nulo. (En 2003, Deborah Jin y sus colegas en JILA utilizaron fermiones pareados para crear el primer condensado fermiónico atómico).

La investigación de BEC ha producido una nueva física atómica y óptica, como el láser atómico demostrado en 1996 por Wolfgang Ketterle, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Un láser de luz convencional emite un haz de fotones coherentes; todos están exactamente en fase y pueden enfocarse a un punto extremadamente pequeño y brillante. De manera similar, un láser atómico produce un haz coherente de átomos que puede enfocarse a alta intensidad. Las aplicaciones potenciales incluyen relojes atómicos más precisos y técnicas mejoradas para hacer chips electrónicos o circuitos integrados.

La propiedad más intrigante de los BEC es que pueden ralentizar la luz. En 1998, Lene Hau, de la Universidad de Harvard, y sus colegas redujeron la velocidad de la luz al viajar a través de un BEC desde su velocidad en vacío de 3 × 10 ^ 8 metros por segundo a solo 17 metros por segundo. (Para el medio, utilizaron átomos de sodio superenfriados). Desde entonces, Hau y otros han detenido completamente y almacenado un pulso de luz dentro de un BEC, liberando la luz sin cambios o enviándola a un segundo BEC. Estas manipulaciones son prometedoras para los nuevos tipos de telecomunicaciones basadas en la luz, el almacenamiento óptico de datos y la computación cuántica, aunque los requisitos de baja temperatura de los BEC ofrecen dificultades prácticas. Los condensados ​​de Bose-Einstein han abierto un nuevo campo emocionante en criogenia.

Condensado de Bose-Einstein (BEC) | física

Answer 2

Un condensado de Bose-Einstein es cualquier sistema de bosones que ocupan el mismo estado fundamental cuántico. Es, en efecto, un sistema cuántico único compuesto de muchos componentes. Hay muchos ejemplos bien conocidos de un condensado de Bose Einstein. El más común es probablemente un condensado de fotones conocido como láser. Existe el estado superfluido del isótopo helio-4 y el superconductor de tipo I estándar que comprende un condensado de electrones pareados, conocidos como pares de Cooper. En los últimos tiempos, ha sido posible atrapar y enfriar los gases atómicos a temperaturas tan bajas que entran en un estado de movimiento colectivo, que también es un condensado de Bose Einstein. Esto marcó el comienzo de la era de la óptica atómica de los átomos ultra-fríos. Además, la condensación de Bose-Einstein también se ha observado en lo que se conoce como cuasi partículas en sistemas de estado sólido. Por lo tanto, se ha observado la condensación de Bose Einstein (que es una cuasi partícula que comprende ondas de polarización).

Lo interesante de todos estos fenómenos aparentemente dispares es que todos se producen como consecuencia de las estadísticas de partículas con un giro entero. Lo que es aún más notable es que las partículas de espín no enteras pueden agruparse (como en los pares de electrones de Cooper para la superconductividad) y actuar como bosones.

Hay dos categorías principales de estadísticas cuánticas: estadísticas de Bose y Fermi. Las partículas que muestran las estadísticas de Bose se llaman bosones, mientras que las partículas que muestran las estadísticas de Fermi se denominan fermiones. Los bloques de construcción subatómicos de los átomos; Los electrones, protones y neutrones son todos fermiones. Las partículas de luz, los fotones son los bosones. Si no fuera por los Fermiones, el universo entero no estaría aquí. Las estadísticas de Fermi son responsables de la estructura electrónica del átomo. Las estadísticas de Fermi son el último bastión contra el colapso gravitacional. Esto se debe a lo que se llama el principio de exclusión de Pauli. Los fermiones no pueden dispersarse en el mismo estado cuántico. Sin embargo los bosones pueden.

Lo sorprendente de Bosons y Fermions es que es simplemente una cuestión de espín de partículas. Por lo tanto, un átomo, compuesto de fermiones, puede ser un bosón, si el espín total es entero. Esto incluye incluso el giro nuclear, de modo que un isótopo puede ser un Boson y otro un Fermion. Este es el caso del helio. El isótopo helio-4 es un bosón y puede sufrir condensación hasta su forma superfluida, mientras que el isótopo helio-3 es un fermión y no puede formar un superfluido. Mientras tanto, los componentes individuales del átomo de helio son fermiones.

La diferencia entre las estadísticas de Bose y Fermi es a la vez extremadamente importante y, sin embargo, bastante misteriosa.

Answer 3

Bueno, hay condensados ​​de Bose Einstein (BEC) construidos a propósito, generalmente a partir de un gas sobreenfriado de ciertos elementos.

Ahí está el “comportamiento de” un BEC que puede ocurrir en redes complejas: Bose – Einstein condensación (teoría de la red) – Wikipedia

Answer 4

En primer lugar, el helio líquido más famoso va a mi blog para obtener más información sobre el helio líquido y sobre otros ejemplos que no conozco. Estoy leyendo un libro sobre el condensado de Bose Einstein, por lo que cada vez que obtenga otros ejemplos, editaré la respuesta y se lo diré.

Espero que haya ayudado 🙂