Punto Lambda

El punto lambda es la temperatura a la que el helio fluido normal (helio I) pasa al estado superfluido ( helio II ). A una presión de 1 atmósfera , la transición ocurre aproximadamente a 2,17 K. La presión más baja a la que pueden coexistir He-I y He-II es el punto triple vapor-He-I-He-II a 2,1768 K (−270,9732 °C) y 5,0418 kPa (0,049759 atm) , que es la " presión de vapor saturado " a esa temperatura (gas helio puro en equilibrio térmico sobre la superficie del líquido, en un recipiente hermético ). ^{[ 1 ]} La presión más alta a la que pueden coexistir He-I y He-II es el punto triple bcc −He-I−He-II con un sólido de helio a 1,762 K (−271,388 °C) , 29,725 atm (3011,9 kPa) . ^{[ 2 ]}        

El nombre del punto deriva del gráfico (en la imagen) que resulta de representar gráficamente la capacidad calorífica específica en función de la temperatura (para una presión dada en el rango anterior, en el ejemplo mostrado, a 1 atmósfera), que se asemeja a la letra griega lambda.${\displaystyle \lambda }$La capacidad calorífica específica presenta un pico pronunciado a medida que la temperatura se aproxima al punto lambda. La punta del pico es tan aguda que un exponente crítico que caracteriza la divergencia de la capacidad calorífica solo puede medirse con precisión en gravedad cero, para obtener una densidad uniforme en un volumen considerable de fluido. Por lo tanto, la capacidad calorífica se midió con una precisión de 2  nK por debajo de la transición en un experimento incluido en la carga útil del transbordador espacial en 1992. ^{[ 3 ]}

Aunque la capacidad calorífica tiene un pico, no tiende al infinito (contrariamente a lo que podría sugerir el gráfico), sino que tiene valores límite finitos al aproximarse a la transición entre arriba y abajo. ^{[ 3 ]} El comportamiento de la capacidad calorífica cerca del pico se describe mediante la fórmula${\displaystyle C\approx A_{\pm }t^{-\alpha }+B_{\pm }}$dónde${\displaystyle t=|1-T/T_{c}|}$es la temperatura reducida,${\displaystyle T_{c}}$es la temperatura del punto Lambda,${\displaystyle A_{\pm },B_{\pm }}$son constantes (diferentes por encima y por debajo de la temperatura de transición), y α es el exponente crítico :${\displaystyle \alpha =-0.0127(3)}$. ^{[ 3 ] [ 5 ]} Dado que este exponente es negativo para la transición superfluida, el calor específico permanece finito. ^{[ 6 ]}

El valor experimental citado de α está en desacuerdo significativo ^{[ 7 ] [ 4 ]} con las determinaciones teóricas más precisas ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} provenientes de técnicas de expansión de alta temperatura, métodos de Monte Carlo y el bootstrap conforme .

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