BEC s XVI CTA completa

Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de estudios Superiores Aragón
Centro Tecnológico

Condensados de Bose-Einstein:
desde el laboratorio hasta el
Universo
Dra. Gabriella Piccinelli Bocchi y Gabriela
Huerta García
Grupo: Comportamiento de la materia en

Contenido
 ¿Qué es un Condensado de

Bose-Einstein?
 Conceptos
Básicos
Mecánica Cuántica

de

 Cantidades Cuantizadas
 DualidadOnda-Partícula
 Principio de Incertidumbre
 Principio de Exclusión de Pauli

 Creación en el Laboratorio
 Aplicaciones
 Superconductividad
 Cosmología
 Superfluidez
 Computación cuántica
 Bits y Qubits
 Superposición y paradoja de Gato
de Schrödinger
 Luz Lenta

¿Qué es un Condensado de Bose-Einstein?
Un condensado de BoseEinstein
es un material
compuesto de bosones que
al someterlo acondiciones
extremas de temperatura y
presión, sufre una transición
de fase, permitiendo que
sus átomos alcancen el
estado
fundamental
o
mínimo nivel de energía.
Cuando esto pasa, las
funciones de onda cuánticas
de
cada
partícula
comienzan
a
solaparse,
comportándose como una
sola onda macroscópica
perdiendo, entonces, su
identidad individual.

Un Condensado de Bose-Einstein (BEC) es tambiénllamado 5° estado de agregación de la materia.

En 1924, Bose describe la estadística de distribución
de energías para partículas bosónicas idénticas y
Einstein, al estudiarla, logra predecir el fenómeno de
condensación. Pero no es sino hasta 1995 que se logra
su obtención en el laboratorio.

Conceptos Básicos de Mecánica Cuántica
 Cantidades Cuantizadas

Las cantidades físicas están dadas
en“paquetes” discretos (carga,
energía, momento angular, …)
La energía se presenta en paquetes
llamados cuantos. Los sistemas
cuánticos tienen niveles de energía
definidos y los saltos entre ellos
están
dados
por
pequeñas
cantidades proporcionales a la
constante de Planck (h).
La teoría clásica es el límite de la
teoría cuántica, estando las dos
relacionadas por el principio de
correspondencia, que dice quela
teoría cuántica debe concordar con
la teoría clásica en el límite en el
cual se sabe que la teoría clásica

Conceptos Básicos de Mecánica Cuántica
 Dualidad

Onda

Partícula
Una
partícula
puede
exhibir características de
onda
y
una
onda
características
corpusculares,
dependiendo
de
las
observaciones realizadas
sobre el sistema.
A las partículas se les
asocia una longitud de
onda (longitud deonda de
de Broglie) λDB = h/p

Conceptos Básicos de Mecánica Cuántica
 Principio de Incertidumbre

No
se
puede
conocer
con
precisión la velocidad y la posición
de
una
partícula
simultáneamente. ΔxΔp ≤ ћ/2
En la figura anterior se muestran las
distribuciones de probabilidad en tres
casos:
(a) El átomo tiene una cierta velocidad
y,
por
tanto,
una
cierta
probabilidad del ser encontrado en
la zonaque se marca con la flecha
horizontal.
(b) La curva marca un pico donde está
localizado el átomo, aunque la
velocidad es desconocida.
(c) La curva muestra que no es posible
determinar ninguna zona pequeña
donde localizar el átomo. Éste
estará en cualquier lugar con

Conceptos Básicos de Mecánica Cuántica
 Principio de Exclusión de Pauli

Dos o más partículas idénticas no pueden ocupar el mismoestado
cuántico simultáneamente.
Partículas Idénticas son aquellas que comparten ciertas
características haciéndolas indistinguibles en mediciones del
sistema. En el caso de la teoría clásica, un electrón, por ejemplo, es
igual a otro electrón pero podemos distinguirlos fácilmente siguiendo
sus trayectorias. En cuántica el mismo electrón sigue siendo
indistinguible pero ahora no podemos seguirlopara diferenciarlo
midiendo su velocidad o posición, precisamente por el principio de
incertidumbre.

Conceptos Básicos de Mecánica Cuántica
En física, la familia de
partículas
elementales
está dividida en dos:
fermiones
(electrones,
protones, …) y bosones
(partículas portadoras de
información: fotones, …).
Los primeros obedecen el
principio de exclusión de
Pauli, los segundos no,
por
eso...