¿Por qué es tan baja la densidad de un BEC?

Question

Acabo de empezar la lectura de C. Pethick y H. Smith del libro de texto "de Bose-Einstein condensación en diluir los gases" (Cam. Uni. Prensa). En la Introducción, el contraste de la densidad de átomos en el centro de un BEC en la nube a otras fases de la materia. A la cita del texto (pg 1, 2 ª ed.):

La densidad de partículas en el centro de Bose-Einstein condensada nube atómica es típicamente 10^13–10^15 cm^−3. Por el contrario, la densidad de las moléculas en el aire a temperatura ambiente y presión atmosférica es de aproximadamente 10^19 cm−3.

Esto me ha desconcertado, como por instinto creo que la densidad de la BEC debe ser mayor debido a que los átomos son macroscópicamente ocupando el estado del suelo y tendría una menor separación entre los átomos de una 'caliente' clásico de gas.

¿Por qué es la densidad de un BEC inferior a la normal fases, a pesar de la gran grado de ocupación?

Las respuestas en este hilo del estado es debido a la gran incertidumbre posicional de los átomos en el BEC: https://www.quora.com/Why-is-the-density-of-a-BEC-said-to-be-low-while-the-distance-between-atoms-is-low. Pero por lo que puedo ver, esto sólo asegúrese de que la densidad del BEC es uniforme.

Como un principiante en el tema, te agradecería mucho si alguien me puede ayudar a resolver mi dificultad conceptual.

Answer 1

Lo primero es darse cuenta de que, aunque se habla a menudo de BEC, así como una baja temperatura en estado de equilibrio, en diluir los gases alcalinos un BEC es una muy emocionado, no-equilibrio metaestable estado del sistema. Mientras que esto puede sonar extraño al principio, se hace más evidente después de un momento de reflexión: el estado del suelo de una colección de átomos de litio no es un gas, es un bloque de metal! Sin embargo, para que un BEC a la forma, necesitamos la energía cinética de los átomos a ser pequeño, por lo que la térmica de de Broglie de la longitud de onda es mayor que la media de la distancia interatómica. Es en este sentido que hablamos de la temperatura de ser "pequeño". Tal metaestable estado gaseoso a baja temperatura sólo es posible a baja densidad, por lo que la probabilidad de una colisión en la que dos átomos se unen para formar una molécula es insignificante.

En ultracold atómicos de los gases normalmente, esto se logra mediante la refrigeración por evaporación. Aquí, la profundidad de los átomos " de confinamiento potencial disminuye muy lentamente, permitiendo que sólo los más energéticos que los átomos de escape. Esto a la larga conduce a un estado de muy baja densidad, pero también de baja energía cinética, de tal manera que la condición para BEC se obtiene.