Hspa

CONDENSADOS

DE BOSE-EINSTEIN:


GASES BOSÓNICOS
EN EL ESTADO DE
MENOR ENERGÍA POSIBLE
FORMAN UNA SOLA
ENTIDAD COHERENTE.

Asignatura: Fundamentos de las Tecnologías Cuánticas





FERNANDO HUESO GONZÁLEZ[1]
1º de Física - UVEG
Campus de Burjassot, Fac. de Física.

Trabajo entregado el 27-V-08

ÍNDICE


ÍNDICE - 2 -

RESUMEN - 3 -




CONTEXTO HISTÓRICO - 3 -FUNDAMENTOS TEÓRICOS - 7 -

Sistemas de partículas idénticas - 7 -

Partículas elementales - 8 -

Condensados de Bose-Einstein - 9 -
Propiedades - 11 -
Superconductividad y superfluidez - 12 -
Otros fenómenos - 14 -



MONTAJE EXPERIMENTAL - 15 -

Observaciones y propiedades - 19 -

APLICACIONES - 23 -

Láser de átomos - 23 -Recreación de fenómenos cosmológicos - 26 -

Slow light - 27 -

Aplicaciones relacionadas - 29 -

CONCLUSIÓN - 31 -



RESUMEN

En 1924, todavía en los primeros pasos de la mecánica cuántica, los físicos Satyendra Nath Bose y Albert Einstein predijeron teóricamente la existencia de un nuevo estado de agregación de la materia que se podía presentar en ciertos átomos a bajísimastemperaturas. En esas condiciones, un número de átomos similares aunque en estados diferentes entre sí pierden su identidad individual y se funden (condensan) en un “gran átomo”. En él, sus constituyentes son idénticos e indiferenciables, se mueven al unísono y manifiestan unas mismas propiedades físicas y comportamiento ante interacciones externas. A este grupo de átomos indistinguibles, queforma un nuevo estado de agregación de la materia, se le dio el nombre de condensado de Bose-Einstein.
Sin embargo tuvieron que pasar 71 años para que dichas predicciones se vieran reflejadas en la realidad. En 1995, gracias al gran desarrollo tecnológico de finales del siglo XX, un grupo de investigadores fue capaz de enfriar miles de átomos de rubidio a menos de una millonésima de grado sobreel cero absoluto y obtener dicho condensado, lo cual supuso la confirmación de las teorías de Bose-Einstein y una demostración más de que es posible acercar los fenómenos cuánticos de la teoría a la realidad práctica.

Los objetivos de este trabajo sobre los condensados de Bose-Einstein son:
• exponer una reseña histórica y contextualización en la historia de la ciencia desde la predicción dela existencia de los condensados hasta su realización experimental;
• explicar los fundamentos teóricos en los que se basa este fenómeno cuántico;
• describir las técnicas empleadas para su obtención, así como los resultados experimentales;
• indicar algunas de las posibles aplicaciones de este fenómeno y hacer referencia a recientes y futuros experimentos, estudios e investigaciones sobrelos condensados.


CONTEXTO HISTÓRICO

En los años 20 del siglo pasado, el físico hindú Satyendra Nath Bose estudiaba la hipótesis (nueva en esa época) de que la luz estaba formada por pequeños paquetes discretos de energía (cuantos o fotones). Para ello, derivó la ecuación de Planck para la radiación de un cuerpo negro con la idea de tratar la luz como un gas de partículas idénticas,realizó cálculos estadísticos sobre dichas partículas de luz y describió ciertas reglas para determinar si dos fotones eran idénticos o no. Dichos cálculos y reglas constituyen actualmente la estadística de Bose, que se aplica a partículas (llamadas bosones) que tienen una función de onda simétrica, como se explicará posteriormente.
No obstante, Bose no disponía de prestigio ni de credibilidadentre la comunidad científica, por lo que sus ideas no fueron difundidas ni tenidas en cuenta. En ese momento, en el cual nadie creía en su teoría, decidió enviar sus resultados e investigaciones a Albert Einstein, el famoso físico alemán. Éste se convenció inmediatamente de la importancia de los estudios realizados por Bose, los tradujo personalmente al alemán y empleó los medios a su alcance para...