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简并气体英文解释翻译、简并气体的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【电】 degenerate gas

分词翻译:

简的英语翻译:

bamboo slips for writing on; brief; letter; ******

并的英语翻译:

combine; equally

气体的英语翻译:

gas
【化】 gas
【医】 gas; pneuma-; pneumato-

专业解析

简并气体(Degenerate Gas)是一种在量子力学框架下描述的特殊物质状态,指在极高密度或极低温条件下,气体粒子因量子效应(如泡利不相容原理或玻色-爱因斯坦凝聚)而表现出显著偏离经典理想气体行为的量子气体。其核心特征包括:


一、量子特性与定义

  1. 费米简并气体

    由费米子(如电子、中子、质子)构成,服从费米-狄拉克统计。当粒子间距接近德布罗意波长时,泡利不相容原理阻止粒子占据相同量子态,形成“简并压”。典型例子包括白矮星中的电子简并气体和中子星中的中子简并气体。

    费米能(最高占据态能量)计算公式:

    $$ E_F = frac{hbar}{2m} (3pi n)^{2/3} $$ 其中 ( n ) 为粒子数密度,( m ) 为粒子质量。

  2. 玻色简并气体

    由玻色子(如光子、氦-4原子)构成,服从玻色-爱因斯坦统计。在极低温下,大量粒子凝聚到基态,形成玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),如超流氦或实验室冷原子气体。


二、物理机制与天体物理应用


三、汉英术语对照

中文术语 英文术语
简并气体 Degenerate Gas
费米子 Fermion
玻色子 Boson
泡利不相容原理 Pauli Exclusion Principle
简并压 Degeneracy Pressure
玻色-爱因斯坦凝聚 Bose-Einstein Condensate (BEC)

四、权威参考文献

  1. 《天体物理中的简并物质》
  2. 《冷原子物理与量子简并气体》
    • Pitaevskii, L., & Stringari, S. (2003). Bose-Einstein Condensation. Oxford University Press.

      ISBN:9780198507192


五、实验验证与发现

网络扩展解释

简并气体是物理学中描述量子效应显著的气体状态,其核心特征在于微观粒子的全同性原理和量子统计关联起主导作用。以下为详细解释:

  1. 定义与特性 当气体满足特定条件(如粒子数密度高、温度极低)时,粒子间距接近德布罗意波长,量子效应无法忽略。此时需采用量子统计(费米-狄拉克或玻色-爱因斯坦统计)而非经典玻尔兹曼统计,这类气体称为简并气体。

  2. 判定条件

    • 非简并条件:当任意能级的粒子数远小于该能级的量子态数时,量子效应可忽略,退化为经典气体。
    • 简并条件:粒子数密度 $n$ 与热波长 $lambda$ 的立方满足 $nlambda geq 1$,此时量子关联显著。
  3. 分类

    • 弱简并气体($nlambda sim 1$):量子效应初显,但未完全占据主导。
    • 强简并气体($nlambda gg 1$):需严格应用量子统计,如白矮星中的电子简并气体或极低温下的玻色-爱因斯坦凝聚态。
  4. 物理表现

    • 费米简并:费米子(如电子、中子)因泡利不相容原理产生简并压力,阻止天体进一步坍缩(如中子星)。
    • 玻色简并:玻色子(如氦-4原子)在低温下发生玻色-爱因斯坦凝聚,形成超流体等宏观量子现象。

与普通气体对比:普通气体分子间距大(约分子直径的10倍),可用经典理论描述;简并气体需考虑波函数重叠和量子统计关联,是研究极端条件物质状态的重要模型。

分类

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