Tese

Technical thermodynamics of an inhomogeneous gas around the Bose-Einstein transition using the global-variable method (2021)

• Authors:
  • Miotti, Marcos Paulo
  • Bagnato, Vanderlei Salvador (Orientador)
• Autor USP: MIOTTI, MARCOS PAULO - IFSC
• Unidade: IFSC
• Sigla do Departamento: FCM
• DOI: 10.11606/D.76.2021.tde-22112021-093755
• Subjects: CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN; TERMODINÂMICA
• Keywords: Bose-Einstein condensation; Condensação de Bose-Einstein; Gases quânticos; Quantum gases; Thermodynamics
• Agências de fomento:
  • Financiado pela CAPES
  • Financiado pelo CNPq
• Language: Inglês
• Abstract: A termodinâmica de sistemas não-uniformes sempre foi um tópico desafiador nas ciências físicas. No campo de gases quânticos, esse assunto é principalmente estudado com amostras ultrafrias aprisionadas em um potencial harmônico, o primeiro tipo de confinamento feito para fluidos atômicos.1 Nascimbène et al.2 já descreveram um método para medir localmente a equação de estado e a capacidade calorífica de um gás quântico aprisionado harmonicamente. Todavia, medidas locais não conseguem prover as susceptibilidades dependentes do volume de um sistema inomogêneo, nomeadamente a expansão térmica e a compressibilidade, significando que a descrição termodinâmica de gases aprisionados harmonicamente está ainda incompleta. Para resolver esse empecilho, Romero e Bagnato3, 4 propuseram variáveis canônicas de trabalho para um gás em uma armadilha harmônica, que funcionam como pressão e volume para um gás em um recipiente e permitem medidas globais sobre o sistema. Portanto, descrevemos aqui nossa metodologia para medir as susceptibilidades termodinâmicas de um gás aprisionado harmonicamente ao redor da transição de Bose-Einstein usando o formalismo de Romero-Bagnato. Nossos experimentos foram divididos em diferentes fases, cada uma tendo uma armadilha harmômica com frequências únicas, relacionadas à variável extensiva do formalismo. Em cada fase, preparamos amostras individuais de gás rubídio-87 na armadilha e capturamos as imagens delas com a técnica de tempo de voo. Depois,ajustamos a função do modelo bimodal às imagens e encontramos os perfis de densidade in situ das amostras com os procedimentos normais de regressão. Então, determinamos a equação de estado da fase experimental como função da temperatura e do número atômico. Para a análise termodinâmica, usamos um modelo empírico que desenvolvemos para ajustar as curvas de equação de estado, permitindo-nos representar nossos dados em termos de coeficientes matemáticos. Dessa forma, encontramos as curvas da energia interna, da capacidade calorífica, da expansão térmica e da compressibilidade, assim obtendo uma descrição termodinâmica completa de uma gás aprisionado harmonicamente. Nosso método e seus resultados são imprecedentes na literatura e devem contribuir para o entendimento subsequente de sistemas não-uniformes, assim como para o futuro desenvolvimento de máquinas térmicas quânticas
• Imprenta:
  • Publisher place: São Carlos
  • Date published: 2021
• Data da defesa: 13.10.2021

Informações sobre o DOI: 10.11606/D.76.2021.tde-22112021-093755 (Fonte: oaDOI API)
• Este periódico é de acesso aberto
• Este artigo é de acesso aberto
• URL de acesso aberto
• Cor do Acesso Aberto: gold
• Licença: cc-by-nc-sa

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How to cite

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• ABNT

  MIOTTI, Marcos Paulo. Technical thermodynamics of an inhomogeneous gas around the Bose-Einstein transition using the global-variable method. 2021. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-22112021-093755/. Acesso em: 28 dez. 2025.

• APA

  Miotti, M. P. (2021). Technical thermodynamics of an inhomogeneous gas around the Bose-Einstein transition using the global-variable method (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-22112021-093755/

• NLM

  Miotti MP. Technical thermodynamics of an inhomogeneous gas around the Bose-Einstein transition using the global-variable method [Internet]. 2021 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-22112021-093755/

• Vancouver

  Miotti MP. Technical thermodynamics of an inhomogeneous gas around the Bose-Einstein transition using the global-variable method [Internet]. 2021 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-22112021-093755/

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