
【化】 identical particle
complete; entirely; full; whole
【医】 pan-; pant-; panto-
alike; be the same as; in common; same; together
【医】 con-; homo-
particle
【计】 corpuscle
【化】 particle
【医】 particle
全同粒子(Identical Particles)是量子力学中的核心概念,指质量、电荷、自旋等内禀属性完全相同的微观粒子。在量子体系中,全同粒子具有不可区分性,其行为遵循特殊的统计规律,对理解原子结构、凝聚态物质及基本粒子物理至关重要。
全同粒子无法通过轨迹或标签区分。例如,两个电子交换位置后,系统的物理状态不变,仅表现为波函数的相位变化。这一特性导致波函数必须具有对称性或反对称性。
粒子类型 | 自旋 | 统计法则 | 典型示例 |
---|---|---|---|
玻色子 | 整数 | 玻色-爱因斯坦统计 | 光子、希格斯玻色子 |
费米子 | 半整数 | 费米-狄拉克统计 | 电子、质子、中子 |
泡利不相容原理:费米子系统中,两个粒子不能占据完全相同的量子态(如原子中的电子排布)。
玻色子的对称性允许玻色-爱因斯坦凝聚(如超流态),费米子的反对称性形成简并压力(如白矮星稳定性)。
全同粒子的纠缠特性是量子计算的基础资源,例如光子在量子通信中的应用。
权威参考来源:
全同粒子是量子力学中的核心概念,指内禀属性(质量、电荷、自旋等)完全相同的微观粒子,具有不可区分性。以下是详细解释:
全同粒子的内禀属性完全相同,如所有电子、光子等基本粒子,以及质子、α粒子等复合粒子。在量子体系中,由于波粒二象性,粒子没有经典轨道,导致无法通过位置或运动轨迹区分它们。例如,两个电子交换位置后,系统的物理状态不变(全同性原理)。
全同粒子分为两类:
经典粒子即使属性相同,也可通过轨迹区分;而量子全同粒子因波动性无法追踪路径,交换后系统状态不变。例如,测量两个电子的位置时,只能确定存在两个电子,但无法分辨具体是哪一个。
交换两个全同粒子时,波函数满足: $$ Psi(A, B) = pm Psi(B, A) $$ 玻色子取正号(对称),费米子取负号(反对称)。
如需更深入的技术细节,可参考量子力学教材或权威百科(如搜狗百科)。
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