Квантовая статистика систем многих частиц

Классическая статистическая механика есть предельный случай квантовой статистики при достаточно высоких температурах или малой плотности частиц, когда квантовыми эффектами можно пренебречь. В обоих случаях можно использовать понятие статистического ансамбля, чтобы описать макроскопическое состояние интересующей нас системы. Более того, мы увидим, что многие соотношения неравновесной статистической механики удается представить в форме, одинаково пригодной для классических и квантовых систем. Наиболее важными понятиями, общими для классической и квантовой статистики, являются скобки Пуассона и оператор Лиувилля. В предыдущем параграфе мы ввели их для классических систем. Теперь мы определим их для квантового случая. В дальнейшем формальная аналогия между классической и квантовой статистической механикой будет часто использоваться, поскольку, с одной стороны, она позволяет глубже понять многие проблемы, не зависящие от законов движения [c.22]

В системах многих одинаковых частиц во многих случаях более удобным оказывается аппарат вторичного квантования. Мы обсудим его здесь только в той мере, в какой он может быть полезен для более ясного понимания тех рассуждений, в которых привлекаются понятия операторов рождения и уничтожения частиц. Пусть есть волновая функция тождественных частиц, зависящая только от одной из пространственных координат х, для каждой г-й частицы из общего числа N. Для простоты мы допустим, что эти частицы удовлетворяют бозе-статистике, т.е. волновая функция симметрична по переменным х,. На языке вторичного квантования нет необходимости фиксировать число частиц N, допуская возможность как рождения и аннигиляции частиц, так и изменения чисел заполнения различных квантовых состояний. Поэтому вместо одной функции можно представить себе набор функций разным [c.300]

ЧИСЛА ЗАПОЛНЕНИЯ (в квантовой механике и статистике) — величины, характеризующие систему многих тел или нолей и выражающие среднее число частиц, находящихся в каждом из состояний некоторого выбранного базиса состояний. Ч. з. п., термодинамически равновесной системы ферми-(знак - -) или бозе- (знак —) частиц даются ф-лой - 1 [c.415]

Другая причина, существенно отличающая квантовую теорию, связана с симметрией волновой функции системы многих частиц, обусловленной их тождественностью. При этом, если в квантовой системе N одинаковых частиц (ниже в этом параграфе мы ограничимся лип1ь таким случаем) можно пренебречь взаимодействием, то матрица плотности не представляет собой произведения матриц плотности отдельных частиц. Для системы частиц со nimoii половина, подчиняющихся статистике Ферми —Дирака, благодаря детерминантной форме волновой функции матрица плотпости системы невзаимодействующих частиц имеет вид [12] [c.211]

ЧЙСЛА ЗАПОЛНЕНИЯ в квантовой механике и квантовой статистике — числа, указывающие степень заполнения квантовых состояний частицами кванто-вомеханич. системы многих тождественных частиц. Для систем частиц с полуцелым спином (фермионов) Ч. з. могут принимать лишь два значения О — для свободных состояний и 1 —для занятых. Для систем частиц с целым спином (бозонов) Ч. 3.—любые целые числа О, 1, 2,. ... Сумма всех Ч. з, должна быть равна числу частиц системы. С помощью Ч. 3. можно описывать и числа элементарных возбуждений (квазичастиц) квантованных полей [c.459]

Как мы уже видели в предыдущем разделе, в квантовой механике необходимо учитывать неразличимость электронов. Чтобы найти статистику, пригодную для описания электронов в металле, мы должны применить основные принципы статистической механики к системе, обладающей следующими свойствами 1) частиць подчиняются квантовой механике и потому неразличимы 2) частицы удовлетворяют принципу Паули, так что состояние, характеризуемое квантовым числом, описывающим электрон в кристалле, и спиновым квантовым числом пь — /г, может быть занято лиш . одним электроном. Поскольку мы имеем дело с системой, в 1 см которой содержится очень большое число электронов, то из принципа Паули следует, что даже в низшем энергетическом состоянии системы должно существовать много состояний с большими квантовыми числами. Это положение сильно отличается от статистики Больцмана, в которой многие частицы могут иметь одну и ту же энергию и импульс, и в наинизшем энергетическом состоянии энергия всех частиц может быть равной нулю. [c.63]

Магнитострикция и пьезомагнетизм — магнитные аналоги электрострикции и пьезоэлектричества. Первый эффект соответствует появлению деформации, не зависящей от знака приложенного магнитного поля (следовательно, это — квадратичный эффект по полю), второй — появлению в некоторых нецентросимметричных кристаллах намагниченности при их деформации.. Естественный пьезомагнетизм редко наблюдается для него необходимо редко встречающееся сочетание подходящих кристаллографической и магнитной симметрий. Магнитострикция, которую имеют многие ферромагнетики (например, никель, иттрий-железные гранаты), находит применение в магнитострикционных преобразователях. Магнитострикция является причиной многих интересных взаимодействий одним из них является влияние-внутренних деформаций вследствие структурных дефектов на кривую намагничивания ферромагнетика. Другое важное явление в магнитоупорядоченных кристаллах (ферромагнетиках,, ферримагнетиках), которое будет далее рассматриваться в гл. 6,. состоит в появлении связи между колебаниями в поле деформации кристалла и в спиновой системе. Этот эффект взаимодействия между упругими и спиновыми волнами называется магнон-фононным взаимодействием, так как на языке физики твердого тела фононы — это воображаемые частицы, связанные с акустическими или упругими волнами соотношением де Бройля волновой механики. Возможность такого взаимодействия следует из того, что, как показывается в квантовой статистической физике, как фононы, так и магноны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна. Вероятность встретить такое взаимодействие-увеличилась после открытия в 1956 г. нового типа ферромагнитных материалов — редкоземельных железных гранатов, среди. которых иттрий-железный гранат — наиболее хорошо известный представитель. [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...