玻色爱因斯坦凝结会凝结什么状态?爱因斯坦表示不同状态的源自会凝聚成同一状态,一般是怎么样的一种状态,还是根据物质而定?

Question

玻色爱因斯坦凝结会凝结什么状态?
爱因斯坦表示不同状态的源自会凝聚成同一状态,一般是怎么样的一种状态,还是根据物质而定?

Answer 1

这里的“凝聚” 与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态(一般是基态).即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态.
　　常温下的气体原子行为就象台球一样,原子之间以及与器壁之间互相碰撞,其相互作用遵从经典力学定律；低温的原子运动,其相互作用则遵从量子力学定律,由德布洛意波来描述其运动,此时的德布洛意波波长λ小于原子之间的距离d,其运动由量子属性自旋量子数来决定.我们知道,自旋量子数为整数的粒子为玻色子,而自旋量子数为半整数的粒子为费米子.
　　玻色子具有整体特性,在低温时集聚到能量最低的同一量子态(基态)；而费米子具有互相排斥的特性,它们不能占据同一量子态,因此其它的费米子就得占据能量较高的量子态,原子中的电子就是典型的费米子.早在1924年玻色和爱因斯坦就从理论上预言存在另外的一种物质状态——玻色爱因斯坦冷凝态,即当温度足够低、原子的运动速度足够慢时,它们将集聚到能量最低的同一量子态.此时,所有的原子就象一个原子一样,具有完全相同的物理性质.
　　根据量子力学中的德布洛意关系,λ=h/p.粒子的运动速度越慢（温度越低）,其物质波的波长就越长.当温度足够低时,原子的德布洛意波长与原子之间的距离在同一量级上,此时,物质波之间通过相互作用而达到完全相同的状态,其性质由一个原子的波函数即可描述； 当温度为绝对零度时,热运动现象就消失了,原子处于理想的玻色爱因斯坦冷凝态.