什么是玻色


什么是玻色


宏觀量子現象是指在超低溫等某些特殊條件下,由大量粒子組成的宏觀系統呈現出的整體量子現象 。宏觀物體由服從量子物理規律的微觀粒子組成,但其空間尺度遠大于微觀粒子的德布羅意波長,故微觀粒子的量子特性(波動性)被掩蓋掉了 。通常條件下,宏觀物體整體上并不顯示出量子效應,然而,在低溫或粒子密度變大等特殊條件下,宏觀物體微觀組分的量子特性會互相影響而增強,通過長程關聯進入能量較低的狀態,整體表現出奇特的量子性質 。例如,原子氣體的玻色-愛因斯坦凝聚就是宏觀量子現象 。光子或其他全同粒子組成的一般理想氣體滿足特定的統計規律,即玻色-愛因斯坦統計 。當溫度降到臨界溫度以下時 。大量原子將突然凝聚到動量為零的單一量子態上,這種現象稱為玻色-愛因斯坦凝聚 。根據愛因斯坦理論,只有當組成理想氣體的原子熱運動的物質波波長(相當于原子波包的平均寬度)可與原子間的間距相比擬時,原子波包才能相干地重疊起來,形成一種相干的宏觀量子態 。由于形成了宏觀量子態,系統的熱力學特性(如比熱容等)將出現非解析和不連續行為 。在通常條件下,真空或環境噪聲會擾動原子的集體運動,使得大量原子很難同時凝結在單一的量子態上 。只有當系統冷卻到足夠低的溫度,才有可能形成宏觀量子態 。然而,原子熱運動的物質波波長與溫度和原子質量的平方根成反比 。由于原子質量很大,因此,在室溫下熱的物質波波長很短,與原子的間距相差幾個數量級 。要在實驗室實現原子的玻色-愛因斯坦凝聚,就必須把原子冷卻到微開數量級 。20世紀80年代中期后,由于激光冷卻和原子囚禁技術的發展,1995年觀測到了玻色-愛因斯坦凝聚現象 。此后,開始考慮物質波的相干輸出放大問題,以制備新一代物質波相干光源原子激射器 。它的最終實現會導致能發射出比可見光波長更短的波的相干波源出現,這既可以為物理學家提供進一步探索物質世界微觀領域的利器,又有可能像光波激光器一樣在工業中得到廣泛應用,從而導致新技術革命 。
【什么是玻色】

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