En física teórica , un rotón es una excitación elemental, o cuasipartícula , que se observa en condensados superfluidos de helio-4 y Bose-Einstein con interacciones dipolares de largo alcance o acoplamiento espín-órbita . La relación de dispersión de las excitaciones elementales en este superfluido muestra un aumento lineal desde el origen, pero exhibe primero un máximo y luego un mínimo de energía a medida que aumenta el momento . Las excitaciones con momentos en la región lineal se denominan fonones.; aquellos con momentos cercanos al mínimo se llaman rotones. Las excitaciones con momentos cercanos al máximo se llaman maxons .
El término "rotón" también se usa para el modo propio cuantificado de una molécula que gira libremente . [ cita requerida ]
Modelos
Originalmente, el espectro de rotón fue introducido fenomenológicamente por Lev Landau . Actualmente existen diferentes modelos que intentan explicar el espectro roton con diferentes grados de acierto y fundamentalidad. [1] [2] El requisito para cualquier modelo de este tipo es que debe explicar no solo la forma del espectro en sí, sino también otros observables relacionados, como la velocidad del sonido y el factor de estructura del superfluido helio-4 . Se ha realizado espectroscopía de microondas y de Bragg en helio para estudiar el espectro de rotones. [3]
Condensación de Bose-Einstein
También se ha propuesto y estudiado la condensación de rotones de Bose-Einstein . [4] Su primera detección se informó en 2018. [5] En condiciones específicas, el mínimo de rotón da lugar a una estructura cristalina similar a un sólido llamado supersólido , como se muestra en experimentos de 2019. [6]
Ver también
Referencias
- ^ Bisset, enfermera titulada; Blakie, PB (26 de junio de 2013). "Rotones de huellas dactilares en un condensado dipolar: pico superpoissoniano en las fluctuaciones del número de átomos". Phys. Rev. Lett . 110 (26): 265302. arXiv : 1304.3605 . Código Bibliográfico : 2013PhRvL.110z5302B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.110.265302 . PMID 23848891 . S2CID 24788775 .
- ^ Blakie, PB; Baillie, D .; Bisset, RN (15 de agosto de 2012). "Espectroscopía de Roton en un condensado de Bose-Einstein dipolar armónicamente atrapado". Phys. Rev. A . 86 (2): 021604. arXiv : 1206.2770 . Código bibliográfico : 2012PhRvA..86b1604B . doi : 10.1103 / PhysRevA.86.021604 . S2CID 119285430 .
- ^ Rybalko, A .; Rubets, S .; Rudavskii, E .; Tikhiy, V .; Poluectov, Y .; Golovashchenko, R .; Derkach, V .; Tarapov, S .; Usatenko, O. (4 de noviembre de 2009). "Espectroscopia de microondas de helio condensado a la frecuencia de Roton". Revista de física de bajas temperaturas . 158 (1–2): 244–249. Código bibliográfico : 2010JLTP..158..244R . doi : 10.1007 / s10909-009-0025-6 . S2CID 120191282 .
- ^ Glyde, Henry R. (diciembre de 1993). "El papel del condensado en la existencia de fonones y rotones". Revista de física de bajas temperaturas . 93 (5–6): 861–878. Código Bibliográfico : 1993JLTP ... 93..861G . doi : 10.1007 / BF00692035 . S2CID 122151606 .
- ^ Chomaz, L. (2018). "Observación de la población en modo rotón en un gas cuántico dipolar" . Física de la naturaleza . 14 (5): 442–446. arXiv : 1705.06914 . Código Bibliográfico : 2018NatPh..14..442C . doi : 10.1038 / s41567-018-0054-7 . PMC 5972007 . PMID 29861780 .
- ^ Donner, Tobias (3 de abril de 2019). "Los gases cuánticos dipolares se vuelven supersólidos" . Física . 12 : 38. Bibcode : 2019PhyOJ..12 ... 38D . doi : 10.1103 / Física.12.38 .
Bibliografía
- Feynman, RP, superfluidez y superconductividad , Rev. Mod. Phys. 29, 205 (1957)