¿El espín afecta la expresión de la temperatura crítica de un condensado de Bose-Einstein?

En una tarea, se nos pidió encontrar la temperatura crítica de una colección de átomos de rubidio-87. La respuesta usó una expresión derivada de los bosones de espín cero en la Física térmica de Schroeder (que también encontré en otro lugar en línea):

k B T C = 0.527 ( h 2 2 π metro ) ( norte V ) 2 / 3
Schroeder usa la expresión gramo ( ϵ ) para denotar la densidad de estados, y en derivación de la expresión anterior, asume explícitamente que el giro de los bosones es cero. Sin embargo, el espín de un núcleo de Rubidio-87 parece ser 3 / 2 , que combinado con su electrón de valencia, puede formar un bosón con espín 1 o 2 . para girar S , esto introduciría un factor de ( 2 S + 1 ) en gramo ( ϵ ) , ya que el número de estados disponibles aumentaría en este múltiplo. Desde norte gramo ( ϵ ) , esto disminuiría el valor de T C por un factor de ( 2 S + 1 ) 2 / 3 .

¿La expresión anterior es válida para todos los valores de espín o debe incluirse este factor? ¿Hay alguna razón por la que podamos tratar todos los bosones como spin-zero?

Respuestas (1)

¿La expresión anterior es válida para todos los valores de espín o debe incluirse este factor? ¿Hay alguna razón por la que podamos tratar todos los bosones como spin-zero?

Tienes que incluir ese factor. La expresión correcta es

k B T C = [ ( 2 s + 1 ) gramo 3 / 2 ( 1 ) ] 2 / 3 h 2 2 π metro ( norte V ) 2 / 3

dónde gramo 3 / 2 ( 1 ) = ζ ( 3 / 2 ) 2.612 . Si s = 0 se recupera su expresión.

(Fuente)

Gracias por su ayuda. Supongo que es un problema con la hoja de respuestas. ¿Cómo sabríamos si Rubidium-87 es el giro 1 o 2 en general para solucionarlo?
En realidad, no es inmediato calcular el giro equivalente de un átomo (ver aquí ). Desafortunadamente, no pude encontrar nada sobre el giro equivalente de Rb- 87 átomos; también podría ser que esa respuesta sea la correcta, y que el giro equivalente sea 0 en este caso. Pero en general, tienes que incluir el 2 s + 1 término.