Разве спаренные электроны не бозонны?

Пара электронов имеет спин 0, что делает любую такую ​​систему бозоном, а не фермионом. Следовательно, принцип запрета Паули неприменим к спаренным электронам, и любые такие два электрона могут сосуществовать в одном и том же квантовом состоянии. Разве это не заставило бы все электронные оболочки схлопнуться в самые низкие 1s²?

Как могут спаренные электроны все еще считаться фермионами, если их полный спин не является полуцелым.

Какой механизм обеспечивает спаривание электронов в атоме?

Ответы (1)

Абстракция двух фермионов как одной частицы создает не обычный бозон, а бозон с твердым ядром. Бозоны с твердым ядром разделяют принцип запрета Паули с фермионами в том смысле, что два бозона с твердым ядром не могут занимать одно и то же состояние. Это верно независимо от того, действительно ли фермионы образовали пары в результате взаимодействия, или вы просто произвольно решили описать их парами.

Таким образом, даже если бы вы описали электроны в атоме, объединив их в бозоны, это были бы бозоны с твердым ядром, и поэтому они не могли бы все коллапсировать на самую нижнюю орбиталь, потому что она была бы уже занята.

Таким образом, две картинки совпадают, как и должно быть.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Недавно я наткнулся на этот ответ @Chiral Anomaly на связанный с этим вопрос. Из-за этого я понял, что мой ответ выше неполный, если не явно неправильный. Следовательно, мои аргументы в разделе комментариев ниже могут быть неверными, мне нужно будет их пересмотреть.

Как они обсуждают в связанном ответе, вы действительно можете поместить два составных бозона в одно и то же состояние (что означает ( б † ) 2 ≠ 0 ), пока бозоны образованы запутанными фермионами .

Однако, насколько мне известно, составные фермионы, происходящие от запутанных фермионов или нет, по-прежнему имеют отличные от чистых бозонов черты. Давайте возьмем пример из связанного поста:

(1) б † ( ф ) "=" ∑ н , м ф ( н , м ) а н † а м † ,
где а н † являются ортогональными фермионными модами. Во-первых, можно проверить, что их коммутационные соотношения, вообще говоря, не являются строго бозонными, т. е.
(2) [ б , б † ] ≠ 1 ,
для любой нормализации.

Более того, если запутанность между порождающими фермионами происходит внутри конечного подпространства (сумма по н ,   м имеет конечное число элементов Н ), то существует максимальное количество составных бозонов, которые можно привести в данное состояние, т. е. ( б † ) Н + 1 "=" 0 .

С другой стороны, нельзя ли рассматривать сверхпроводимость как бозе-конденсацию куперовских пар?
@Roger Vadim Однако пары конденсируются до не совсем одинакового состояния. Каждая пара в основном состоянии БКШ имеет уникальное квантовое число (относительный импульс/волновое число). (С технической точки зрения конденсация Бозе-Эйнштейна и конденсация БКШ — это разные режимы, но я полагаю, что идеи, которые мы обсуждаем, верны для обоих.)
Я думаю, что в режиме БЭК релевантным квантовым числом может быть положение, поскольку размер пары значительно меньше, но сейчас я говорю не в своей тарелке. Тем не менее я считаю, что каждая пара должна иметь уникальное квантовое число.
Как это связано с существованием конденсации Бозе-Эйнштейна, например, в рубидии? Эти атомы состоят из фермионов, но, по-видимому, могут бозе-конденсироваться.
@Jahan Claes, я мало что знаю об этих системах, но из того, что я читал, кажется, что они измеряют пик плотности состояний около нулевой скорости. Это согласуется с представлением о жестких бозонах, потому что этот пик имеет конечную ширину, так что состояния не группируются до нулевой скорости, а распределяются вокруг него. Однако я не думаю, что этой конечной ширины достаточно, чтобы убедиться, что частицы, которые конденсируются, являются бозонами с твердым ядром, в отличие от обычных бозонов, потому что конечная неопределенность скорости также вызвана ограничением и другими экспериментальными факторами.
В этом смысле я на самом деле не знаю, можно ли провести какие-либо эксперименты, чтобы отличить твердые бозоны от обычных бозонов. Тем не менее, я бы по-прежнему утверждал, что попытка математически описать пару фермионов как обычный бозон приводит к несоответствиям, и именно поэтому я считаю это различие важным.
так что в основном вы говорите в своем редактировании, что б † создают возбуждение целочисленного спина, поскольку они квадратичны по фермионным операторам, но не удовлетворяют стандартным бозонным коммутационным соотношениям?
Разве спаренные электроны не бозонны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v