Квантовая статистика как составная часть теории квантов

По просьбе нашего читателя постараемся описанную тему от 14:34 | 16.07.2017 раскрыть ещё глубже, сегодня рассмотрим Квантовая статистика как составная часть теории квантов. Не будем разливать воду, а преступим рассмотрению этого вопроса.

Основное положение

Параллельно с развитием квантовой и волновой механики, успешно развивалась и иная составная часть квантовой теории - статистическая физика квантовых систем (квантовая статистика).

Определение 1

Квантовая система в таком случае:

• не может рассматриваться в виде совокупности частиц, сохраняющих свою самостоятельность и индивидуальность;
• полностью исключает возможность различия двух частиц аналогичной природы;
• исходит из позиции существования отличия двух состояний системы друг от друга исключительно в виде перестановки двух частиц тождественной природы.

Основное положение квантовой статистики, таким образом, заключается в наличии принципа тождественности схожих частиц, включенных в квантовую систему. Этим условием квантовые системы отличаются от классических.

Во взаимодействиях микрочастиц главная роль принадлежит спину (собственному моменту количества движений микрочастицы), открытому в 1925 г. Учеными С. Гаудсмитом и Д. Уленбеком. В зависимости от спина, микрочастица находится в подчинении у определенного типа статистики (одного из двух).

В 1925 г. для фермионов (частиц с полуцелым спином) физики Э.Ферми и П.Дирак предложили иной тип квантовой статики, впоследствии названный в честь фамилий ученых. Характерной особенностью такого типа статики стало допущение присутствия произвольного числа частиц в каждом квантовом состоянии (принцип запрета Паули). Подтверждение статистики первого типа наблюдается в процессе исследования объектов, подобных абсолютно черному телу, а второго типа - электронного газа в металлах, нуклонов в атомных ядрах и пр.

Принцип Паули позволил ученым найти объяснение закономерностям заполнения оболочек в многоэлектронных атомах электронами, сформировать обоснование периодической системы Менделеева. Данный принцип акцентирует внимание на специфическом свойстве частиц, находящихся в его подчинении.

Таким образом, главным выводом квантовой статистики стало положение об отсутствии тождественности частицы, входящей в какую-либо систему относительно аналогичной частицы из системы другого типа или вовсе существующей самостоятельно. Отсюда следует важность задачи по выявлению специфики материального носителя определенных свойств систем.

Главным несовершенством квантовой теории твердых тел является факт наличия такой ситуации, когда не учитываются квантовые свойства электронов. Их обнаружили в рамках исследования строения атома и перемещения микрочастиц в пределах силовых полей, что впоследствии привело к формированию теории волновой механики.

При более детальном рассмотрении сущности и принципов квантовой теории твердых тел, всплывают определенные детали и нюансы, требующие тщательного изучения.

Заключение

Конечно можно много говорить по теме Квантовая статистика как составная часть теории квантов, но основную суть мы изложили по этому вопросу. Если вам нужно дополнительная консультация, пожалуйста пишите ваши сообщения нам на почту. Все поступившие вопросы рассматриваются и не остаются без ответа.