Temperatura de excitación

En mecánica estadística , la temperatura de excitación ( $Tex$ ) se define para una población de $partículas$ mediante el factor de Boltzmann . Satisface

{\frac {n_{\rm {u}}}{n_{\rm {l}}}}={\frac {g_{\rm {u}}}{g_{\rm {l}} }}\exp {\left(-{\frac {\Delta E}{kT_{\rm {ex}}}}\right)},

dónde

$n u$ es el número de partículas en un estado superior ( por ejemplo, excitado);
$g u$ es el peso estadístico de esas partículas del estado superior;
$n l$ es el número de partículas en un estado inferior ( por ejemplo, terreno );
$g l$ es el peso estadístico de esas partículas de estado inferior;
$exp$ es la función exponencial ;
$k$ es la constante de Boltzmann ;
$Δ E$ es la diferencia de energía entre los estados superior e inferior.

Por tanto, la temperatura de excitación es la temperatura a la que esperaríamos encontrar un sistema con esta relación de poblaciones niveladas. Sin embargo, no tiene ningún significado físico real excepto cuando se encuentra en equilibrio termodinámico local . La temperatura de excitación puede incluso ser negativa para un sistema con niveles invertidos (como un máser ).

En las observaciones de la línea de 21 cm de hidrógeno , el valor aparente de la temperatura de excitación a menudo se denomina "temperatura de giro". ^[1]

Referencias

^ Dickey, JM; Mebold, U.; Stanimirovic, S.; Staveley-Smith, L. (2000). "Gas atómico frío en la pequeña nube de Magallanes". La revista astrofísica . 536 (2): 756. Código bibliográfico : 2000ApJ...536..756D. doi : 10.1086/308953 .