La física estadística es una sección de la física teórica dedicada al estudio de sistemas con un gran número de grados de libertad . Los sistemas objeto de estudio pueden ser tanto clásicos como cuánticos .
La física estadística se divide efectivamente en mecánica estadística y teoría de campos estadísticos . A su vez, la mecánica estadística suele dividirse en equilibrio y no equilibrio.
Las predicciones de la física estadística y la termodinámica son probabilísticas . Esto revela la especificidad de las regularidades estadísticas inherentes precisamente a los cuerpos macroscópicos. El carácter probabilístico de las predicciones permite acercar la consideración clásica a la cuántica, en la que la probabilidad reside en la naturaleza de las cosas. Este carácter se debe al hecho de que los resultados se obtienen sobre la base de menos datos de los necesarios para una descripción mecánica completa. Si se observa un cuerpo macroscópico durante un tiempo suficientemente largo, las cantidades que caracterizan a este cuerpo resultarán ser prácticamente constantes. Por lo tanto, al calcular los valores promedio de las cantidades, podemos hacer predicciones. La física estadística describe cómo se forma la imagen promedio del desarrollo del sistema como un todo a partir de los movimientos de las partículas del sistema.
Muchas conclusiones y declaraciones de la estadística clásica y cuántica se traducen fácilmente mediante simples reglas de correspondencia del lenguaje clásico al cuántico y viceversa. En este sentido, son iguales para ambas estadísticas [1] .
La física estadística da una derivación de la termodinámica de muchos sistemas reales: gases ideales , gases reales , gases cuánticos , medios condensados simples (por ejemplo, cristales ideales , cadenas de espín ). En particular, da relaciones explícitas para la entropía usada en termodinámica , trabajo termodinámico, energía interna y explica la ley de entropía no decreciente .
Los métodos matemáticos que se utilizan en la física estadística son muy diversos. Estos son los métodos de la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos , la teoría de las ecuaciones no lineales, la teoría de las ecuaciones diferenciales estocásticas , así como varios métodos de la física matemática . Los métodos numéricos, que requieren computadoras muy poderosas, juegan un papel importante en la física estadística . Estos incluyen el método de Monte Carlo y el método de dinámica molecular , que le permiten simular procesos y fenómenos reales y obtener información que no está disponible para otros métodos.
James Clark Maxwell , Albert Einstein , Enrico Fermi , Richard Feynman , L. D. Landau , V. A. Fock , Werner Heisenberg , N. N. Bogolyubov y otros hicieron contribuciones significativas al desarrollo de la física estadística en varios momentos . La física estadística se retomó en el conocido centro nuclear de Los Álamos , en Princeton , con la ayuda del Pentágono, se organizó un departamento muy grande para el estudio de la turbulencia , el conocido centro europeo, el Instituto Holandés de Ciencias Atómicas. y física molecular, se ha ocupado recientemente casi por completo de la física estadística. En este ámbito también se está trabajando en Sackly (París), el Instituto Max Planck y otros centros científicos.
Una investigación tan intensa no podía dejar de arrojar resultados relevantes. La física estadística hizo posible explicar y describir cuantitativamente la superconductividad , la superfluidez , la turbulencia , los fenómenos colectivos en sólidos y plasma , y las características estructurales de los líquidos . Se encuentra en el corazón de la astrofísica moderna . Fue la física estadística la que hizo posible crear una ciencia tan intensamente desarrollada como la física de los cristales líquidos y construir una teoría de transiciones de fase y fenómenos críticos . Muchos métodos experimentales para estudiar la materia se basan enteramente en la descripción estadística del sistema. Estos incluyen, en primer lugar, la dispersión de neutrones fríos , rayos X , luz visible , espectroscopia de correlación, etc.
Muchos físicos destacados han sido galardonados con el Premio Nobel por su trabajo en el campo de la física estadística. En particular, en la década de 2000, se otorgaron 2 premios a la investigación en el campo de la física estadística: en 2001 se otorgaron "Por logros en el estudio de los procesos de condensación de Bose-Einstein en gases enrarecidos y por investigación fundamental inicial sobre las características de los condensados ". a Eric Cornell , Wolfgang Ketterle , Carl Wiman , y también en 2003 "Por la creación de la teoría de la superconductividad del segundo tipo y la teoría de la superfluidez del helio-3 líquido " fueron otorgados a Anthony Leggett y a los físicos rusos Aleksey Alekseevich Abrikosov y Vitaly Lazarevich Ginzburg .
| Secciones de física estadística | |
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| Física de la Materia Condensada |
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