Condensado de Bose-Einstein

En física, condensado de Bose-Einstein es el estado de la materia que se da en ciertos materiales a temperaturas cercanas a 0 K (cero absoluto).

[1]​ La propiedad que lo caracteriza es que una cantidad macroscópica de las partículas del material pasan al nivel de mínima energía, denominado estado fundamental.

El condensado es una propiedad cuántica que no tiene análogo clásico.

Bose describe ciertas reglas para determinar si dos fotones deberían considerarse idénticos o diferentes.

Esta se llama la condensado' de Bose - Einstein.

Einstein aplica estas reglas a los átomos preguntándose cómo se comportarían los átomos de un gas si se les aplicasen estas reglas.

Sin embargo, a muy bajas temperaturas, una gran proporción de estas alcanza a la vez el nivel más bajo de energía, el estado fundamental.

Esto significa que todos los átomos son absolutamente iguales.

No hay medida que pueda diferenciar uno de otro.

Considérese que los únicos grados de libertad son traslacionales.

Si el sistema es cerrado, la relación [2] permite definir el potencial químico

Supóngase, además, que el nivel mínimo de energía accesible para una partícula es

Se puede demostrar que la función de distribución viene dada por:

, el número máximo de partículas que el sistema puede tener a una temperatura dada en los estados excitados.

siendo una relación de igualdad el caso límite o crítico.

Ese caso límite se da a la temperatura crítica

no pudiera existir un gas de bosones, lo cual contradice la experiencia.

Eso significa que muchas de las partículas constituyentes de nuestro sistema se han ido al estado fundamental al no poder haber tantas en los estados excitados.

Este fenómeno se conoce como condensación de Bose-Einstein.

La denominación puede inducir a error pues no se trata de una condensación como un gas clásico.

Cuando un gas ideal clásico cambia de estado gaseoso a líquido se dice que se condensa, en ese caso disminuye su volumen (o aumenta su densidad).

(eje horizontal), mientras que en el condensado de Bose esta agrupación se produce en torno a

Eric Cornell y Carl Wieman lograron en 1995 por primera vez, enfriar átomos al más bajo nivel de energía, menos de una millonésima de Kelvin por encima del cero absoluto, una temperatura muy inferior a la mínima temperatura encontrada en el espacio exterior.

Para que ello suceda se necesita el color (o frecuencia) exacta de láser para la clase de átomo a enfriar.

Consiste en dejar escapar del confinamiento magnético a los átomos más energéticos, que al hacerlo se llevan consigo más energía de la que les corresponde, logrando así dejar dentro los de más baja temperatura.

La superconductividad está caracterizada por la ausencia de resistencia eléctrica.

El resultado es un plano horizontal infinitamente estrecho; como lo que pasa en el interior de las supernovas cuando su periodo vital se agota y se transforman en agujeros negros.

Hasta 20 millones de veces su velocidad en el vacío, equivalente a 17 metros por segundo (m/s).

En Spectral (2016), una película estadounidense de ciencia ficción y acción dirigida por Nic Mathieu y protagonizada por James Badge Dale, Max Martini, Emily Mortimer y Bruce Greenwood; científicos de Moldavia (Europa del Este), asesorados por ingenieros moleculares, crean cuerpos con ingeniería derivada del condensado de Bose-Einstein.

En una misión de rescate, un ingeniero contratista del pentágono, Mark Clyne (James Badge Dale), es enviado desde Washington D. C. a Moldavia para ayudar a identificar este tipo de tecnología.

Distribución de momentos que confirma la creación de un nuevo estado de agregación de la materia , el condensado de Bose-Einstein. Datos obtenidos en un gas de átomos de rubidio , la coloración indica la cantidad de átomos a cada velocidad, con el rojo indicando la menor y el blanco indicando la mayor. A la izquierda se observa el diagrama inmediato anterior al condensado de Bose-Einstein y al centro el inmediato posterior. A la derecha se observa el diagrama luego de cierta evaporación , con la sustancia cercana a un condensado de Bose-Einstein puro. El pico no es infinitamente angosto debido a la relación de indeterminación de Heisenberg : dado que los átomos están confinados en una región del espacio, su distribución de velocidades posee necesariamente un cierto ancho mínimo. La distribución de la izquierda es para T > Tc (sobre 400 nanokelvins (nK)), la central para T < Tc (sobre 200 nK) y la de la derecha para T << Tc (sobre 50 nK).