БОЗЕ-ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ


БОЗЕ-ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ
БОЗЕ-ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ

(бозе-конденсация) - квантовое явление, состоящее в том, что в системе из большого числа частиц, подчиняющихся Бозе - Эйнштейна статистике (бозе-газ или бозе-жидкость), при темп-pax ниже вырождения температуры в состоянии с нулевым имяульсом оказывается конечная доля всех частиц системы. Термин "Б.-Э. к." основан на аналогии этого явления с конденсацией газа в жидкость, хотя эти явления совершенно различны, т. к. при Б.- Э. к. она происходит в пространстве импульсов, а распределение частиц в координатном пространстве не меняется. Теория Б.- Э. к. построена А. Эйнштейном (A. Einstein) в 1925 и развита Ф. Лондоном (F. London) в 1938.

Поскольку Б.- Э. к. происходит даже в идеальном бозе-газе, её причиной являются свойства симметрии волновой ф-ции частиц, а не взаимодействия между ними. Для идеального бозе-газа из Бозе - Эйнштейна распределения

1119911-468.jpg

(где T - абс. темп-pa, e р - энергия частицы с импульсом 1119911-469.jpg - хим. потенциал) следует, что в низшем энергетич. состоянии с 1119911-470.jpg находится 1119911-471.jpg частиц. Из положительности 1119911-472.jpg следует, что 1119911-473.jpg Если фактор вырождения 1119911-474.jpg близок к 1, то в состоянии с 1119911-475.jpg может быть очень много частиц. Поэтому нельзя пренебрегать вкладом частиц с 1119911-476.jpg при вычислении ср. величин. Из условия постоянства полного числа частиц 1119911-477.jpg в объёме V следует ур-ние для 1119911-478.jpg:

1119911-479.jpg

1119911-480.jpg - длина волны де-Бройля, соответствующая тепловому движению, т - масса частицы. Отсюда 1119911-481.jpg T0- темп-pa бозе-конденсации, или темп-pa вырождения, находится из условия 1119911-482.jpg , к-рое записывают в след. виде: 1119911-483.jpg.

При T=0 все частицы находятся в конденсате, при 1119911-484.jpg в конденсате находится лишь N0 частиц, а остальные подчиняются распределению Бозе - Эйнштейна с 1119911-485.jpg. При 1119911-486.jpg давление оказывается ф-цией только темп-ры 1119911-487.jpg и не зависит от объёма, т. к. частицы конденсата, не обладая импульсом, не дают вклада в давление. При 1119911-488.jpg производная теплоёмкости испытывает конечный скачок, а сама теплоёмкость, энергия и давление остаются непрерывными, следовательно система совершает своеобразный фазовый переход.

Для жидкого 4He в модели идеального газа темп-ра вырождения 1119911-489.jpg близка темп-ре перехода в сверхтекучее состояние, равной 2,18 К, но это не означает, что переход в сверхтекучее состояние есть Б.- Э. к. идеального газа, т. к. для явления сверхтекучести существенно взаимодействие между атомами. В неидеальном бозе-газе явление Б.- Э. к. сохраняется, а неидеальность приводит к появлению частиц с ненулевым импульсом даже при 1119911-490.jpg, в слабонеидеальном бозе-газе малой плотности

1119911-491.jpg

при 1119911-492.jpg , где а - длина рассеяния для потенциала взаимодействия. Если плотность не мала, то число частиц в конденсате можно оценить вариационным методом. Для бозе-жидкости со взаимодействием молекул как твёрдых сфер диаметра b1119911-493.jpg

Для 1119911-494.jpg см, 1119911-495.jpgсм 3, поэтому 1119911-496.jpg 0,08. По оценкам, основанным на рассеянии нейтронов, плотность конденсата в 1119911-497.jpg неск. % и обладает примерно такой же температурной зависимостью, как и плотность сверхтекучей компоненты. Однако плотность частиц конденсата и плотность сверхтекучей компоненты нельзя отождествить, т. к. при T=0 К вся жидкость является сверхтекучей, хотя не все её частицы находятся в конденсате.

Б.- Э. к. приводит к квантовой когерентности волн де Бройля на макроскопич. масштабах. Конденсат описывается волновой ф-цией, когерентной во всем объёме. При Б.- Э. к. происходит спонтанное нарушение симметрии, связанной с инвариантностью гамильтониана системы относительно калибровочных преобразований; состояние с конечной плотностью конденсата не является калибровочно инвариантным.

Сверхпроводимость можно рассматривать как следствие Б.-Э. к. коррелированных куперовских пар электронов с противоположно направленными импульсами и спинами.

Лит.: Эйнштейн А., Собр. научных трудов, т. 3, M., 1966; Lоndоn F., On the Bose-Einstein condensation, "Phys. Rev.", 1938, v. 54, p. 947. См. также лит. при ст. Статистическая физика. Д. H. Зубарев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "БОЗЕ-ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ" в других словарях:

  • БОЗЕ — ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ — БОЗЕ ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ, фазовый переход в идеальном бозе газе, заключающийся в переходе макроскопически большого числа частиц в состояние с нулевым импульсом; происходит при низкой температуре, когда длина волны де Бройля (см. ВОЛНЫ ДЕ… …   Энциклопедический словарь

  • Бозе-Эйнштейна конденсация — Бозе Эйнштейна конденсация, квантовое явление в системе бозонов, состоящее в том, что при температуре ниже некоторой критической, называемой температурой вырождения, часть частиц системы скапливается в состоянии с нулевым импульсом (если система… …   Большая советская энциклопедия

  • БОЗЕ—ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ — квантовое явление в системе бозонов, состоящее в том, что при темп ре ниже т. н. вырождения температуры часть ч ц системы скапливается в состоянии с нулевым импульсом (если система как целое покоится); названо по аналогии с процессом конденсации… …   Физическая энциклопедия

  • Бозе-Эйнштейна конденсация — Конденсат Бозе  Эйнштейна  агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально… …   Википедия

  • Бозе-Эйнштейна конденсация — Бозе Эйнштейна конденсация, фазовый переход в идеальном бозе газе, заключающийся в переходе макроскопически большого числа частиц в состояние с нулевым импульсом; происходит при низкой температуре, когда длина волны де Бройля теплового движения… …   Энциклопедический словарь

  • Бозе - Эйнштейна конденсация —         квантовое явление в системе Бозонов, состоящее в том, что при температуре ниже некоторой критической, называемой температурой вырождения, часть частиц системы скапливается в состоянии с нулевым импульсом (если система как целое покоится) …   Большая советская энциклопедия

  • Конденсация Бозе-Эйнштейна — Конденсат Бозе  Эйнштейна  агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально… …   Википедия

  • БО3E - ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ — фазовый переход в идеальном бозе газе, заключающийся в переходе макроскопически большого числа частиц в состояние с нулевым импульсом; происходит при низкой темп ре, когда длина волны де Бройля теплового движения частиц становится порядка… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Конденсат Бозе — Эйнштейна — Конденсат Бозе  Эйнштейна  агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля). В таком сильно охлаждённом… …   Википедия

  • Конденсат Бозе-Эйнштейна — Конденсат Бозе  Эйнштейна  агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.