¿Se pueden enfriar los sólidos a una temperatura lo suficientemente baja como para que el sonido pueda viajar a través de ellos sin impedancia acústica?
Parece que si tuviera un sólido en forma de toro, sentado en el vacío ambiental, enfriado hasta el cero absoluto, y luego decidiera introducir una compresión a lo largo de un corte circular (el resto del sólido aún en 0), entonces esta onda debería propagarse indefinidamente dando vueltas alrededor del toro.
¿Puede ocurrir este comportamiento en si se tiene en cuenta la condensación de fonones de Bose-Einstein?
Hasta cierto punto, los fonones ya están condensados. Por lo general, se los considera como los modos Goldstone de simetría traslacional rota (ignore los modos ópticos por simplicidad). Esto significa que el superflujo de fonones es un movimiento constante del propio cristal. En otras palabras, el cristal puede moverse a una velocidad constante indefinidamente (suponiendo que no actúen fuerzas externas). En la geometría del toro, todo el cristal rotará indefinidamente sin disipación.
Sin embargo, creo que lo que realmente le interesa es la condensación de Bose de los núcleos de la red. Esto es en realidad lo que la gente de átomos ultrafríos logra regularmente. Sin embargo, en su caso se trata de gases, no de sólidos.
Pero, ¿puedes ver esto en un sólido normal (por ejemplo, litio?)
La respuesta es probablemente sí en teoría, pero en la práctica es no. Como regla general para la condensación de Bose, debe tener la longitud de onda térmica de De Broglie de los átomos al menos en el orden del espaciado atómico en sí. Para los electrones, esto se logra de manera trivial incluso a temperaturas extremadamente altas debido a su pequeña masa. Sin embargo, para los núcleos, que tienen masas que son miles de veces más pesadas, esta temperatura debería estar en nano kelvins como máximo (pico kelvin en realidad). En ese punto, posiblemente podría entrar en el régimen de condensación atómica, pero por lo general necesita enfriarse aún más.
Actualmente, lo más frío que puede obtener un sólido está en el régimen de mili a (alto) micro kelvin. Entrar en nano o pico kelvin está completamente fuera del alcance de un sólido ordinario. Quizás sea posible en el futuro algún día.
Creo que hay una diferencia importante entre electrones y fonones que debe considerarse aquí. La transición superconductora implica la formación de un estado de muchas partículas, donde los electrones se atraen entre sí y se unen a través de interacciones mediadas por fonones. En efecto, lo que sucede es que el movimiento de los electrones y las vibraciones de la red interfieren coherentemente para formar una cuasipartícula que puede moverse libremente a través del vacío de muchos cuerpos. A temperatura finita, la principal fuente de resistencia en un metal es la dispersión de electrones y fonones, pero esta fuente se elimina cuando se forma un estado coherente de electrones y fonones, por lo que la resistencia cae básicamente a cero (aunque la dispersión de pares de Cooper por impurezas y defectos de red es todavía es posible, y dará una pequeña resistividad residual).
Sin embargo, no existe un proceso equivalente para fonones. No existe ningún mecanismo a través del cual interfieran coherentemente con sus dispersores (principalmente defectos de red, efectos anarmónicos y electrones) para crear cuasipartículas que se propaguen libremente. Como mencionó el usuario 157979, lo que pueden hacer los fonones a bajas temperaturas es formar un condensado de Bose-Einstein, que es un tipo de objeto completamente diferente, con propiedades diferentes.
mmesser314