Superfluidi, BEC e superconduttori

Questo lavoro si concentra sul fenomeno della superfluidità manifestato nell’4He, il primo superfluido scoperto. Dopo una breve introduzione storica, si passa all’esposizione della giustificazione teorica proposta da Landau. Poi si espongono le caratteristiche fisiche che sono coinvolte nell’origine di questo fenomeno. Dopodiché si illustra l’idrodinamica specifica per l’elio superfluido e si passano in rassegna le sue principali proprietà termodinamiche e idrodinamiche. Poi si approfondisce ulteriormente la proposta di Landau e si tratta delle quasiparticelle che possono formarsi nell’elio: i fononi e i rotoni. Dopodiché si passa al capitolo che tratta delle relazioni tra la BEC e l’elio superfluido. Innanzitutto si parte una caratteristica del superfluidi che permette di ricorre a un particolare modello di transizione. Da qui si sviluppa la giustificazione teorica che permette di associare una funzione d’onda macroscopica precisamente come nella BEC e le conseguenze di ciò. Subito dopo si evidenziano le differenze tra i due attraverso l’analisi della distribuzione di momento. Il terzo capitolo espone le somiglianze tra i superfluidi e i superconduttori a partire dal nome. Si comincia spiegando cosa sono i superconduttori e le principali caratteristiche di questo stato. Successivamente vengono presentati i primi due modelli storici proposti per spiegare gli effetti misurati: l’equazione di London e il modello Ginzburg-Landau. Per entrambi verr`a evidenziato quanto questi modelli sono debitori nei confronti della fisica dei superfluidi. In chiusura vengono trattati i vortici, punto di unione di tutti e tre i fenomeni trattati. Prima si spiega in cosa consistono i vortici nell’elio superfluido con una breve e coincisa trattazione dal punto di vista matematico del fenomeno. Poi si passerà brevemente ai vortici nella BEC. Infine si concluderà con i vortici nei superconduttori, le differenze e l’analogia tra questi e i vortici nel superfluido.