¿Es posible la condensación BE para fotones, fonones y magnones, todos con μ=0μ=0\mu=0 (número de partículas no conservado)?

Descargo de responsabilidad: no soy un experto, pero aquí hay una respuesta según entiendo estos estados.

1. ¿Pueden condensarse partículas bosónicas sin masa como fotones, magnones, fonones, etc. con potencial químico cero Bose?

La respuesta corta es no, no pueden. Un BEC se caracteriza por una población extensa del estado fundamental y se encuentra en una región confinada. Partículas sin masa descritas por la distribución de Bose-Einstein con$\mu=0$siempre tendrá una ocupación que se desvanece del estado fundamental ($E\rightarrow 0$). Vea las respuestas a ¿Por qué el potencial químico cero no permite la condensación de fonones de Bose-Einstein? para más detalles.

2. ¿Pueden condensarse partículas como fotones, magnones, fonones, etc. Bose?

Sí, pueden, al igual que las respuestas a la pregunta ¿ Puede un sistema enteramente de fotones ser un condensado de Bose-Einsten? sugerir para los fotones. Para completar, aquí hay algunas referencias experimentales relevantes:

• Misochko et al. - Condensación transitoria de Bose-Einstein de fonones
• Demokritov et al. - Condensación de Bose-Einstein de magnones de cuasi-equilibrio a temperatura ambiente bajo bombeo
• Klaers et al. - Condensación de Bose-Einstein de fotones en una microcavidad óptica
• Para obtener más ejemplos y referencias, consulte, por ejemplo, la página de Wikipedia sobre la condensación de cuasipartículas de Bose-Einstein

3. ¿Tenemos un problema teórico?

Los puntos 1. y 2. aparentemente están en desacuerdo, así que tal vez lo hayamos hecho. sin embargo, el$\mu=0$condición se deriva en equilibrio. Al trabajar fuera del equilibrio, se elude el requisito. En particular, se puede diseñar un cuasiequilibrio con un número de partículas conservado y, por lo tanto, un potencial químico distinto de cero, lo que hace posible la condensación de Bose. Esto se basa en un equilibrio de la vida útil de las partículas y la velocidad a la que se bombean nuevas partículas al sistema, lo cual es un desafío técnico pero demostrablemente posible.