Вопрос касается чего-то тонкого и не обязательно очевидного для меня.
Часто утверждается, что атом, состоящий исключительно из фермионов, является либо бозоном, либо сам фермионом . Я интерпретирую это как означающее, что атом можно рассматривать как фундаментальную частицу (в том смысле, что его можно включить в другое уравнение Шредингера, не беспокоясь о его внутренней структуре).
Так что если бы, например, у меня был потенциал ящика, и я поместил бы внутрь него множество фермионных атомов, то у них была бы популяция, описываемая распределением Ферми-Дирака, и аналогичным образом бозонные атомы описывались бы распределением Бозе-Эйнштейна.
- Почему составные фермионы (т. е. атомы) не описываются ни одним из двух признаков (бозонным, фермионным)?
Это на самом деле равносильно тому, чтобы сказать, являются ли атомы фермионами или бозонами независимо от температуры, расстояния, энергии и т. д. Будут ли они всегда вести себя в этой простой модели в любом масштабе? Они никогда не поменяют персонажа?
Интуитивно фермионы остаются фермионами, потому что они не могут перекрываться. Мне кажется, что для них было бы разумно действовать иначе, чем фундаментальные фермионы и бозоны, потому что атомы имеют локализованное ядро и рассредоточенное распределение электронов; поэтому было бы менее вероятно, что атомы действительно находятся в одной и той же конфигурации и, следовательно, действительно неразличимы. Или, другими словами, для каждого фермиона было бы менее вероятным перекрытие с соответствующим фермионом, чтобы вызвать полное аннулирование. Но это предположение о том, почему композитные частицы ведут себя так, что возникает второй вопрос.
- Каков механизм, с помощью которого составные частицы действуют как основные составляющие, из которых они состоят?
Почему фундаментальные частицы являются либо бозонами, либо фермионами?
Вид частиц — это либо бозон, либо фермион, в зависимости от того, как изменяется волновая функция при перестановке двух частиц одного и того же вида. Общая волновая функция двух частиц может действовать оператор который переставляет две частицы. Конечно, так является собственным значением и поэтому единственные два возможных собственных значения для являются , для бозонов и для фермионов.
Почему композиты также являются либо бозонами, либо фермионами?
Чтобы ответить на это, я приведу превосходный ответ на вопрос «Как совместить две частицы спина ?». Основное уравнение, которое нужно запомнить, следующее с его интерпретацией:
В левой части объект описывает гильбертово пространство двух частиц, одна со спином другой со спиной . Частицы разделены, поэтому они имеют фиксированный общий спин и могут иметь любую соответствующую проекцию.
В правой части объект описывает гильбертово пространство одной составной частицы, которая может изменить полный спин .
Оба пространства связаны заменой базиса. Что вам нужно увидеть, так это то, что общее вращение, даже если оно изменяется, является либо целым числом, либо полуцелым числом. Если обе частицы являются фермионами или бозонами, составная частица является бозоном, но в противном случае составная частица является фермионом.
Составные частицы не обязательно должны быть бозонами или фермионами — они также могут образовывать анионы , которые определяются как составные частицы, не являющиеся ни бозонами, ни фермионами. Это очень активная область текущих исследований.
пользователь154420
Джон Кастер
Омри
Энрике Мендес
пользователь154997
Ахметели