Доклад : Фермионы 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Доклад >> Наука и техника


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.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://study.online.ks.ua/

Похожие работы:

  • Владимира Иннокентьевича Бабецкого (3 семестр)

    Реферат >> Физика
    ... Электроны в металле представляют идеальный фермионный газ. 2. Распределение Бозе (для ... при температуре T равно: , где соответствует фермионам, – базонам. 3. Число состояний частицы ... , который мы заселяем фермионами, то каждый фермион занимает одну квартиру и ...
  • Геометрия физического пространства

    Реферат >> Математика
    ... 4.1.1* при условии α = 0 и δ = πn/2. 4.3.5. Слабые (W и Z0 – бозоны) фермионы: Уравнение 2.1.3.2. (X1)2 – (X2)2 + (X3)2 = 0 можно ... распространить последнее утверждение на все фермионы. 4.4.6. Слабые фермионы. 2.1.3.2. (X1)2 – (X2)2 + (X3)2 = 0 4.3.5.1. – x2 ...
  • Бозе-Эйнштейновский конденсат

    Реферат >> Физика
    ... нейтрино, являются фермионами. Это весьма существенно: фермионы не могут ... равный 2). Поскольку лептоны и кварки – фермионы, а калибровочные частицы – бозоны, можно ... предположить, что «фермионность» связана со спином 1/2, а «бозонность» ...
  • Симметрия и принципы инвариантности в физике

    Статья >> Математика
    ... частиц: бозонов и фермионов, существенно различающихся по ...  (бозоны) или антисимметричной P=- (фермионы). Выдающийся швейцарский физик-теоретик Вольфганг ... , ввиду антисимметричности волновой функции системы фермионов P=- . Следовательно, =-=0, т.е. ...
  • Суперструны и м-теория

    Реферат >> Физика
    ... описания. И бозоны, и фермионы могут сосуществовать в одной ... пространства-времени наличием называемых фермионных координат и преобразования суперсимметрии ... строго фиксированным количественным соотношением бозонов и фермионов и их характеристик (спин и т. ...
  • Полевая форма материи

    Контрольная работа >> Биология
    ... заряда электрона e. Табл.1. Фундаментальные фермионы Фундаментальные фермионы Взаимодействия Поколения Заряд Q/e 1 2 ... 3 лептоны е 0 e -1 кварки u c t +2/3 d s b -1/3 12 фундаментальным фермионам соответствуют 12 антифермионов. Взаимодействие частиц ...
  • Суперсимметричный параллельный мир

    Реферат >> Философия
    ... измерениями, а физически соответствует превращению фермиона в бозон и наоборот. Следует пояснить ... спин, равный 1/2, и относятся к фермионам. К другому классу частиц относятся ... Принципиальные различия в физических свойствах фермионов и бозонов связаны с тем, ...
  • Вопросы по физике

    Доклад >> Математика
    ... – бозоны(фотоны, гравитоны), антисимметричные – фермионы(нейтрон, электрон, кварки, античастицы). Элементарные ... значения : 0,1,2….*h. Спин фермионов – полуцелый: +-1/2,+-3/2…*h. Поведение фермионов и бозонов отличается. Для фермионов действует принцип Паули ...
  • К вопросу о Единой теории полей и взаимодействий

    Курсовая работа >> Физика
    ... бозоны - суперпартнеров, которые должны быть фермионами. В суперсимметричных теориях постулируется существование операторов ... которые переводят бозоны |b> в фермионы |f> |b> = |f>. Сопряженные операторы превращают фермионы в бозоны. Оператор оставляет ...
  • Концепции современного естествознания

    Шпаргалка >> Биология
    ... Ферми-Дирака для частиц вещества (фермионов) – электронов, протонов, нейтрино и т.д. и ... ). Выше уже упоминалось, что фермионы подчиняются запрету Паули и имеют ... переносчиков взаимодействий. Все элементарные частицы - фермионы (их спин s=1/2ħ), а все ...