
【電】 degenerate gas
bamboo slips for writing on; brief; letter; ******
combine; equally
gas
【化】 gas
【醫】 gas; pneuma-; pneumato-
簡并氣體(Degenerate Gas)是一種在量子力學框架下描述的特殊物質狀态,指在極高密度或極低溫條件下,氣體粒子因量子效應(如泡利不相容原理或玻色-愛因斯坦凝聚)而表現出顯著偏離經典理想氣體行為的量子氣體。其核心特征包括:
費米簡并氣體
由費米子(如電子、中子、質子)構成,服從費米-狄拉克統計。當粒子間距接近德布羅意波長時,泡利不相容原理阻止粒子占據相同量子态,形成“簡并壓”。典型例子包括白矮星中的電子簡并氣體和中子星中的中子簡并氣體。
費米能(最高占據态能量)計算公式:
$$ E_F = frac{hbar}{2m} (3pi n)^{2/3} $$ 其中 ( n ) 為粒子數密度,( m ) 為粒子質量。
玻色簡并氣體
由玻色子(如光子、氦-4原子)構成,服從玻色-愛因斯坦統計。在極低溫下,大量粒子凝聚到基态,形成玻色-愛因斯坦凝聚(BEC),如超流氦或實驗室冷原子氣體。
白矮星依靠電子簡并壓平衡引力,中子星則依賴中子簡并壓(錢德拉塞卡極限與奧本海默極限決定其穩定性)。
實驗室中通過激光冷卻實現玻色/費米原子氣體的量子簡并态,用于研究超導機制、量子相變等。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
簡并氣體 | Degenerate Gas |
費米子 | Fermion |
玻色子 | Boson |
泡利不相容原理 | Pauli Exclusion Principle |
簡并壓 | Degeneracy Pressure |
玻色-愛因斯坦凝聚 | Bose-Einstein Condensate (BEC) |
簡并氣體是物理學中描述量子效應顯著的氣體狀态,其核心特征在于微觀粒子的全同性原理和量子統計關聯起主導作用。以下為詳細解釋:
定義與特性 當氣體滿足特定條件(如粒子數密度高、溫度極低)時,粒子間距接近德布羅意波長,量子效應無法忽略。此時需采用量子統計(費米-狄拉克或玻色-愛因斯坦統計)而非經典玻爾茲曼統計,這類氣體稱為簡并氣體。
判定條件
分類
物理表現
與普通氣體對比:普通氣體分子間距大(約分子直徑的10倍),可用經典理論描述;簡并氣體需考慮波函數重疊和量子統計關聯,是研究極端條件物質狀态的重要模型。
保險環陳兵磁化滞後大腦半球神經膠質增生搗成爐襯電介質極化電影的二氧化钸反向繼電器粉苞菊膠芬托溴铵格林挂管架關節強硬的過程棧存取基底溫度計精神性反應寬帶幹援美洲茶堿内外層心包炎膿疱性唇炎葡糖二酸鈣牽連加速度氣體的混合生汁的十進電阻箱水龍帶陶瓷電鍍銅條件