Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

identiske partikler

Oprindelig forfatter BF Seneste forfatter Redaktionen

identiske partikler, elementarpartikler med fælles karakteristika, fx hvilemasse og spin. Ifølge kvantemekanikken kan man ikke skelne mellem identiske partikler. Hvis fx to elektroner A og B vekselvirker, og to elektroner forlader vekselvirkningsområdet, er det umuligt at afgøre, om en af disse er elektronen A. Identiske partiklers opførsel sammenfattes i den relativistiske kvantefeltteori, ifølge hvilken de følger én af to former for kvantestatistik: bose- eller fermistatistik. Partikler med heltalligt spin, bosoner, adlyder bosestatistikken, hvor identiske partikler tenderer mod at befinde sig i samme kvantetilstand, mens partikler med halvtalligt spin, fermioner, adlyder fermistatistikken, hvor der højst kan befinde sig én partikel i en given kvantetilstand (Pauliprincippet). Som en analogi kan man tænke på et kast med to mønter, hvor hver af mønterne kan ende i to sluttilstande: krone (K) eller plat (P). I den almindelige klassiske statistik, hvor mønterne kan skelnes fra hinanden, er der fire lige sandsynlige udfald: KK, PP, KP, PK. Hvis man i stedet som et rent tankeeksperiment forestillede sig, at mønterne var bosoner, ville vi ikke kunne skelne mellem udfaldene KP og PK. Der bliver således i denne situation kun tre udfald, KK, PP og KP, som ifølge bosestatistikken er lige sandsynlige. Derved favoriseres de udfald, hvor de to mønter ender i samme tilstand. Hvis mønterne derimod var fermioner, ville udfaldene KK og PP ikke kunne forekomme, idet de to mønter da ville være i samme "kvantetilstand".

I kvantefysikken vil spredning mellem identiske partikler tilsvarende favorisere bestemte retninger. Pauliprincippet fastlægger fx de konfigurationer, som elektronerne i et atom kan befinde sig i; det er udgangspunktet for opbygningen af det periodiske system. Bosoners tendens til at befinde sig i samme kvantetilstand åbner muligheden for dannelse af et bosekondensat med overraskende egenskaber, hvor der befinder sig et makroskopisk antal bosoner i en fælles kvantetilstand. Det er fx tilfældet i flydende He-4, som ved nedkøling til nogle få K kondenserer i en bosevæske, superflydende helium (se superfluiditet). I 1995 lykkedes det også kortvarigt at lave egentlige bosegasser, bl.a. ved nedkøling af Li-7 atomer til ca. 100 nK.

Annonce

Referér til denne tekst ved at skrive:
Bjørn Felsager: identiske partikler i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 6. december 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=95998