Название: Фермионы
Вид работы: доклад
Рубрика: Наука и техника
Размер файла: 16.32 Kb
Скачать файл: referat.me-254763.docx
Краткое описание работы: Интерференция тождественных частиц. Фермионы.
Фермионы
Интерференция тождественных частиц.
Как отмечалось, все электроны эквиволентны друг другу. Это означает, что в случае системы с несколькими электронами в различных состояниях принципиально невозможно указать, какой из электронов реально находится в каждом из состояний. Общие принципы квантовомеханического описания позволяют описать эту “классически странную” ситуацию весьма просто: существует множество ортогональных базисных состояний системы (на самом деле неразличимых), соответствующих всевозможным размещениям “мысленно занумерованных” электронов по одноэлектронным состояниям, а реализующееся в природе состояние есть их суперпозиция. Например, простой двухэлектронной системой с двумя состояниями является атом гелия, один электрон которого находится на самом нижнем энергетическом уровне , а другой - на ближайшем возбужденном уровне
. Мыслимы симметричная и антисимметричная линейные комбинации эквиволентных состояний:
(1) .
В рамках релятивистской квантовой теории исходя из требований релятивистской инвариантности и положительности числа частиц в системе может быть получен однозначный ответ на вопрос, какое из этих двух состояний реализуется в природе: амплитуды тождественных частиц с полуцелым спином интерферируют, всегда образуя антисиметричные состояния, в случае систем тождественных частиц с целым спином всегда реализуются симметричные системы . По мнению Р.Фейнмана сложность доказательства столь просто формулируемого правила свидетельствует о неполноте наших знаний фундаментальных законов природы.
Фермионы.
Из правила интерференции непосредственно следует принцип Паули для электронов: в случае нахождения двух электронов в полностью эквивалентных состояниях (все квантовые числа одинаковы) разность в (1) превращается в 0, что означает равную нулю вероятность реализации такого состояния, т.е. его невозможность.
Специфическое свойство частиц с полуцелым спином (“фермионов”) не занимать состояния с уже имеющейся частицей видоизменяет функцию их распределения по сравнению с классической статистикой Больцмана:
(2) .
Распределение (2) получило название статистики Ферми-Дирака.
Указанному свойству фермионов наш мир “обязан” своим многообразием: если бы запрета Паули не существовало, элетроны всех атомов собирались бы на самом нижнем энергетическом уровне, химические свойства различных элементов были бы одинаковыми.
Похожие работы
-
Теория молекулярных орбиталей
Атомы объединяются в молекулы благодаря химическим связям. Причем участвуют в образовании этих связей электроны, находящиеся во внешнем слое этих атомов. Существует несколько теорий, описывающих процесс связывания.
-
Радиационный режим в атмосфере
Исследование солнечной радиации при прохождении атмосферы. Атмосферные процессы, порожденные солнечной радиацией.
-
Куда поставить сабвуфер?
Кое-что о дифракции в домашней акустике.
-
Понятие о компонентах и фазах. Гетерогенные равновесия.
Равновесие в гетерогенной системе. Классификация систем.
-
Об ориентационном взаимодействии спиновых систем
Ориентационная составляющая потенциальной энергии. Ориентационная энергия спиновых систем.
-
Волны де Бройля
Основная проблема, связанная с волнами де Бройля, - это различие материалистической и идеалистической точек зрения на природу полей, т.е. признается или нет материальность поля.
-
Программа вступительных экзаменов по физике в 2004г. (МГУ)
При подготовке к экзамену основное внимание следует уделить выявлению сущности физических законов и явлений, умению истолковывать физический смысл величин и понятий, а также умению применять теоретический материал к решению задач.
-
Увеличение массы или сопротивления эфира?
Хорошо известно, что триумф теории Эйнштейна зиждется на нескольких фундаментальных опытах: отклонение луча света Солнцем, рост массы частиц в ускорителях при достижении скоростей, близких к скорости света.
-
Резонансные частицы
В работе показано, что ядерное поле обладает свойством упругости.
-
Квантовомеханическая система и её наглядная модель
В работе предлагается новое модельное представление любой квантовомеханической системы и показана эффективность данного подхода для раскрытия сущности квантовой механики.