estadística de Bose–Einsteinprincipio
En 1924, el joven físico indio Satyendra Nath Bose envió a Albert Einstein su derivación de la ley de radiación de Planck, considerando los fotones como partículas indistinguibles. Einstein comprendió de inmediato la universalidad del enfoque y en 1925 lo generalizó para cualquier partícula masiva con espín entero. Así nació la estadística de Bose-Einstein. A diferencia de la física clásica, donde las partículas se pueden etiquetar, en el mundo cuántico los bosones idénticos son fundamentalmente indistinguibles, y su distribución de energía se describe mediante una fórmula: el número medio de partículas en un estado con una energía dada depende de la relación entre la diferencia de energía y el potencial químico, y la energía térmica kT. Debido al signo menos en el denominador, a bajas energías puede producirse un efecto de avalancha: la condensación de Bose-Einstein, por la cual una cantidad macroscópica de partículas se acumula en el nivel de energía más bajo.
How it works
En un láser, los fotones copian de forma sincrónica el mismo estado cuántico, creando un haz potente y estrecho. En un imán superconductor de resonancia magnética, la corriente fluye sin resistencia porque los electrones se emparejan en pares de Cooper, que se comportan como bosones, y este «colectivo» no se dispersa por los defectos de la red. En el helio superfluido, los átomos bósons, al enfriarse, ocupan el estado energético más bajo y se mueven sin fricción.
💡 El bosón lleva el nombre del propio Bose, y el término fue consolidado por Paul Dirac. El bosón más famoso es el fotón, pero un átomo entero, como el rubidio-87, también puede ser un bosón. Precisamente con él se obtuvo por primera vez en 1995 el condensado de Bose-Einstein, el «quinto estado de agregación» de la materia.
n_i = \frac{1}{e^{(\varepsilon_i - \mu)/(k_B T)} - 1}
n_i — número medio de partículas en el estado i, ε_i — energía del estado, μ — potencial químico (energía para añadir una partícula), k_B — constante de Boltzmann (k_B ≈ 1.380649×10⁻²³ J/K), T — temperatura absoluta)