Apunts i materials de Termodinàmica Estadística
de Josep Planelles
Es proposa com exercici fer un treball d'entre quatre i sis cares (dos o tres fulls) que incloga:
a)Una molt breu biografia de Eric Cornell en la que s'indique l'any que va guanyar el Nobel i el títol de la dissertació que a tal efecte va fer.
b)Resum del text que has pogut obtenir punxant en Condensació de Bose-Einstein d'aquest apartat.
Cal fer èmfasi en la relació que hi ha amb les lliçons de Termodinàmica Estadística que hem donat. En particular:
1) La fórmula que hi ha al principi de la tercera pàgina (pàgina 421 segons la numeració de la revista on s'hi troba l'esmentada conferència) no és completament correcta: indica com has de modificar-la per a que ho siga.
2) En la mateixa fórmula hi apareix una variable "mu" (el portencial químic). Relaciona'l amb els multiplicadors de Lagrange vists a classe.
3) En la pag. 424 es fa ús de l'efecte Doppler per refredar la mostra. Explica amb detall com s'aconsegueix.
4) En la figura 13 (pag. 431) es mostra un condensat de Bose-Einstein. En el text (pag. 422) hom pot llegir que la condensació pot ocórrer quan encara kT és gran comparat amb les diferències d'energies entre estats quàntics del sistema, Consulta e.g. Mafé i de la Rubia pags. 206ss (o qualsevol altre text o font bibliogràfica) i mostra que a temperatures baixes la relació entre la població de l'estat fonamental i el primer excitat en una estadística de Bose-Eistein és molt major que en l'estadística clàssica de Maxwell-Boltzman. En altres paraules, que el condensat és un efecte purament quàntic que apareix en un sistema ideal de bosons independents (entre els quals no hi ha cap tipus d'interacció específica que la provoque).
5) En el text (pag. 421) hom pot llegir que la condensació succeeix quan l'energia cinètica és molt baixa de manera que les distàncies interatòmiques són de l'ordre de la longitud d'ona de de Broglie que acompanya la partícula. Aleshores els àtoms sofreixen una espècie de crisi d'identitat quàntica (veure fig. 3 en pag. 422) i la condensació succeeix. Cerca informació i comenta aquest punt.
6) Si en baixar la temperatura del gas es produeix una transició de fase a estat sòlid ¿podrà haver condensació de Bose-Eisntein si continuem refredant la mostra? Discuteix aquest punt. (Ajuda: en estat sòlid els àtoms ocupen posicions fixes del cristall. Aleshores deixen de ser indistingibles).