El punto Lambda es la temperatura a la que el helio fluido normal (helio I) hace la transición al helio II superfluido (aproximadamente 2,17 K a 1 atmósfera ). La presión más baja a la que pueden coexistir He-I y He-II es el punto triple del vapor-He-I-He-II a 2,1768 K (-270,9732 ° C) y 5,048 kPa (0,04982 atm), que es el " vapor saturado presión "a esa temperatura (gas helio puro en equilibrio térmico sobre la superficie del líquido, en un recipiente hermético ). [1] La presión más alta a la que pueden coexistir He-I y He-II es el bcc−He-I − He-II punto triple con un sólido de helio a 1,762 K (−271,388 ° C), 29,725 atm (3,011,9 kPa). [2]
El nombre del punto deriva del gráfico (en la imagen) que resulta de trazar la capacidad calorífica específica en función de la temperatura (para una presión dada en el rango anterior, en el ejemplo mostrado, a 1 atmósfera), que se asemeja a la letra griega lambda . La capacidad calorífica específica tiene un pico agudo a medida que la temperatura se acerca al punto lambda. La punta del pico es tan aguda que un exponente crítico que caracteriza la divergencia de la capacidad calorífica puede medirse con precisión solo en gravedad cero, para proporcionar una densidad uniforme sobre un volumen sustancial de fluido. Por lo tanto, la capacidad calorífica se midió dentro de 2 nK por debajo de la transición en un experimento incluido en la carga útil de un transbordador espacial en 1992. [3]
Explique la discrepancia entre las determinaciones experimentales y teóricas del exponente crítico α de la capacidad calorífica para la transición de superfluidos en helio-4. [4]
Aunque la capacidad calorífica tiene un pico, no tiende al infinito (al contrario de lo que puede sugerir el gráfico), pero tiene valores límite finitos al acercarse a la transición desde arriba y desde abajo. [3] El comportamiento de la capacidad calorífica cerca del pico se describe mediante la fórmula dónde es la temperatura reducida, es la temperatura del punto Lambda, son constantes (diferentes por encima y por debajo de la temperatura de transición), y α es el exponente crítico :. [3] [5] Dado que este exponente es negativo para la transición de superfluidos, el calor específico permanece finito. [6]
El valor experimental citado de α está en desacuerdo significativo [7] [4] con las determinaciones teóricas más precisas [8] [9] [10] provenientes de técnicas de expansión de alta temperatura, métodos de Monte Carlo y el bootstrap conformal .
Ver también
Referencias
- ^ Donnelly, Russell J .; Barenghi, Carlo F. (1998). "Las propiedades observadas del helio líquido a la presión de vapor saturado". Revista de datos de referencia físicos y químicos . 27 (6): 1217–1274. Código Bibliográfico : 1998JPCRD..27.1217D . doi : 10.1063 / 1.556028 .
- ^ Hoffer, JK; Gardner, WR; Waterfield, CG; Phillips, NE (abril de 1976). "Propiedades termodinámicas de 4 He. II. La fase bcc y los diagramas de fase PT y VT por debajo de 2 K". Revista de física de bajas temperaturas . 23 (1): 63–102. Código Bibliográfico : 1976JLTP ... 23 ... 63H . doi : 10.1007 / BF00117245 .
- ^ a b c Lipa, JA; Swanson, RD; Nissen, JA; Chui, TCP; Israelsson, UE (1996). "Capacidad calorífica y relajación térmica de helio a granel muy cerca del punto Lambda". Cartas de revisión física . 76 (6): 944–7. Código Bibliográfico : 1996PhRvL..76..944L . doi : 10.1103 / PhysRevLett.76.944 . hdl : 2060/19950007794 . PMID 10061591 .
- ^ a b Rychkov, Slava (31 de enero de 2020). "Bootstrap conformal y la anomalía experimental de calor específico del punto λ" . Club de revistas de física de la materia condensada . doi : 10.36471 / JCCM_Enero_2020_02 .
- ^ Lipa, JA; Nissen, JA; Stricker, DA; Swanson, RD; Chui, TCP (14 de noviembre de 2003). "Calor específico del helio líquido en gravedad cero muy cerca del punto lambda". Physical Review B . 68 (17): 174518. arXiv : cond-mat / 0310163 . Código Bibliográfico : 2003PhRvB..68q4518L . doi : 10.1103 / PhysRevB.68.174518 .
- ^ Para otras transiciones de fase puede ser negativo (p. ej. para el punto crítico líquido-vapor que tiene exponentes críticos de Ising ). Para esas transiciones de fase, el calor específico tiende al infinito.
- ^ Vicari, Ettore (21 de marzo de 2008). "Fenómenos críticos y flujo de grupos de renormalización de teorías Phi4 multiparamétricas" . Actas del XXV Simposio Internacional sobre Teoría de Campos de Celosía - PoS (LATTICE 2007) . Ratisbona, Alemania: Sissa Medialab. 42 : 023. doi : 10.22323 / 1.042.0023 .
- ^ Campostrini, Massimo; Hasenbusch, Martin; Pelissetto, Andrea; Vicari, Ettore (6 de octubre de 2006). "Estimaciones teóricas de los exponentes críticos de la transición superfluida en $ ^ {4} \ mathrm {He} $ por métodos de celosía". Physical Review B . 74 (14): 144506. arXiv : cond-mat / 0605083 . doi : 10.1103 / PhysRevB.74.144506 .
- ^ Hasenbusch, Martin (26 de diciembre de 2019). "Estudio de Monte Carlo de un modelo de reloj mejorado en tres dimensiones". Physical Review B . 100 (22): 224517. arXiv : 1910.05916 . Código Bibliográfico : 2019PhRvB.100v4517H . doi : 10.1103 / PhysRevB.100.224517 . ISSN 2469-9950 .
- ^ Chester, Shai M .; Landry, Walter; Liu, Junyu; Polonia, David; Simmons-Duffin, David; Su, Ning; Vichi, Alessandro (6 de diciembre de 2019). "Tallando el espacio OPE y exponentes críticos precisos del modelo $ O (2) $". arXiv : 1912.03324 [ hep-ésimo ].
enlaces externos
- ¿Qué es la superfluidez?