En física , la termalización (en inglés de la Commonwealth, " termalización ") es el proceso por el cual los cuerpos físicos alcanzan el equilibrio térmico a través de la interacción mutua. En general, la tendencia natural de un sistema es hacia un estado de equipartición de energía y temperatura uniforme que maximiza la entropía del sistema . La termalización, el equilibrio térmico y la temperatura son, por tanto, conceptos fundamentales importantes dentro de la física estadística , la mecánica estadística y la termodinámica ; todos los cuales son una base para muchos otros campos específicos decomprensión científica y aplicación de la ingeniería .
Los ejemplos de termalización incluyen:
- el logro del equilibrio en un plasma . [1]
- el proceso que sufren los neutrones de alta energía a medida que pierden energía por colisión con un moderador . [2]
La hipótesis, fundamental para la mayoría de los libros de texto introductorios que tratan la mecánica estadística cuántica , [3] supone que los sistemas alcanzan el equilibrio térmico (termolización). El proceso de termalización borra la memoria local de las condiciones iniciales. La hipótesis de la termalización del estado propio es una hipótesis sobre cuándo los estados cuánticos sufrirán la termalización y por qué.
No todos los estados cuánticos experimentan termalización. Se han descubierto algunos estados que no lo hacen (ver más abajo), y sus razones para no alcanzar el equilibrio térmico no están claras en marzo de 2019 [actualizar].
Descripción teórica
El proceso de equilibrio se puede describir usando el teorema H o el teorema de relajación , [4] ver también producción de entropía .
Sistemas que resisten la termalización
Un área de investigación activa en física cuántica son los sistemas que resisten la termalización. [5] Algunos de estos sistemas incluyen:
- Cicatrices cuánticas , [6] [7] estados cuánticos con probabilidades de experimentar órbitas periódicas clásicas mucho más altas de lo que uno predeciría intuitivamente a partir de la mecánica cuántica [8]
- Muchos sistemas de localización de cuerpos (MBL), [9] cuánticos, retienen la memoria de su condición inicial en observables locales durante períodos de tiempo arbitrarios. [10] [11]
A marzo de 2019[actualizar], no se conoce el mecanismo de ninguno de estos fenómenos. [5]
Otros sistemas que resisten la termalización y se comprenden mejor son los sistemas integrables cuánticos [12] y los sistemas con simetrías dinámicas . [13]
Referencias
- ^ "Colisiones y termalización" . sdphca.ucsd.edu . Consultado el 14 de mayo de 2018 .
- ^ "NRC: Glosario - Térmica" . www.nrc.gov . Consultado el 14 de mayo de 2018 .
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