玻色氣體定義

玻色氣體（英語(yǔ)：Bose gas）是一個(gè)經(jīng)典的理想氣體的量子力學(xué)模型。其概念相似于費(fèi)米氣體。

結(jié)合薩特延德拉·玻色和愛(ài)因斯坦共同提出的理想的玻色氣體，指的是在足夠低的溫度下〈接近0K〉一群玻色子會(huì)形成所謂的固化物。但這樣的行為和經(jīng)典的理想氣體不同。而固化物的形成即所認(rèn)知的玻色–愛(ài)因斯坦凝聚。

玻色子具有整數(shù)自旋，并遵守玻色-愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)。薩特延德拉·納特·玻色闡明了光子的表現(xiàn)，并為統(tǒng)計(jì)力學(xué)遵從量子規(guī)則的微系統(tǒng)提供了機(jī)會(huì)，1924年寫(xiě)了一篇推導(dǎo)普朗克量子輻射定律的論文寄給當(dāng)時(shí)在德國(guó)的愛(ài)因斯坦，愛(ài)因斯坦意識(shí)到這篇論文的重要性，并將其擴(kuò)展到不同的經(jīng)典理想氣體的宏觀粒子，不但親自把它翻譯成德語(yǔ)，還以玻色的名義把論文遞予名望頗高的《德國(guó)物理學(xué)刊》（"Zeitschrift für Physik"）發(fā)表。

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在物理學(xué)中，費(fèi)米氣體（Fermi gas），又稱(chēng)為自由電子氣體（free electron gas）、費(fèi)米原子氣體，是一個(gè)量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)中的理想模型，指的是一群不相互作用的費(fèi)米子。

費(fèi)米氣體是理想氣體的量子力學(xué)版本。在金屬內(nèi)的電子、在半導(dǎo)體內(nèi)的電子或在中子星里的中子，都可以被視為近似于費(fèi)米氣體。處于熱力平衡的費(fèi)米氣體里，費(fèi)米子的能量分布，是由它們的數(shù)目密度（number density）、溫度、與尚存在能量量子態(tài)集合，依照費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)的方程而表征。泡利不相容原理闡明，不允許兩個(gè)或兩個(gè)以上的費(fèi)米子占用同一個(gè)量子態(tài)。因此，在絕對(duì)零度，費(fèi)米氣體的總能量大于費(fèi)米子數(shù)量與單獨(dú)粒子基態(tài)能量的乘積，并且，費(fèi)米氣體的壓力，稱(chēng)為“簡(jiǎn)并壓力”，不等于零。這與經(jīng)典理想氣體的現(xiàn)象有很明顯的不同。簡(jiǎn)并壓力使得中子星或白矮星能夠抵抗萬(wàn)有引力的壓縮，因而得到穩(wěn)定平衡，不致向內(nèi)爆塌。

在低溫下，玻色原子氣體可以形成玻色-愛(ài)因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation, BEC），這是由愛(ài)因斯坦在1925年的理論而預(yù)言的。費(fèi)米子由于泡利不相容原理，不能形成BEC。但可通過(guò)Feshbach共振，利用磁場(chǎng)調(diào)節(jié)費(fèi)米原子間的相互作用，使費(fèi)米子配對(duì)轉(zhuǎn)變成玻色型粒子而形成BEC。2100433B

玻色分布，全同和獨(dú)立的玻色子系統(tǒng)中粒子的最概然分布。

玻色子是 自旋為整數(shù)( 即自旋為n*h/2π，h是普朗克常量）的粒子，如光子，W粒子,Z粒子，He 4原子，全同玻色子系統(tǒng)中粒子不可分辨，每一量子態(tài)容納的粒子數(shù)可以是任意正整數(shù)個(gè)。對(duì)于粒子數(shù)、體積和總能量確定的玻色子系統(tǒng)，當(dāng)溫度為T(mén)時(shí) ，處在能量為的量子態(tài)上的平均粒子數(shù)為

式中，k是玻耳茲曼常量，μ是化學(xué)勢(shì)。在高溫和低密度條件下，玻色分布過(guò)渡到經(jīng)典的麥克斯韋-玻耳茲曼分布。當(dāng)化學(xué)勢(shì)μ=0時(shí)，基態(tài)分布發(fā)散，因此大量粒子會(huì)跑到基態(tài)去，形成玻色-愛(ài)因斯坦凝聚。

玻色弦理論（英語(yǔ)：Bosonic string theory）是最早的弦論版本，約在1960年代晚期發(fā)展。其名稱(chēng)由來(lái)是因?yàn)榱Ｗ幼V中僅含有玻色子。

1980年代，在弦論的范疇下發(fā)現(xiàn)了超對(duì)稱(chēng)；一個(gè)稱(chēng)作超弦理論（超對(duì)稱(chēng)弦理論）的新版本弦論成為了研究主題。盡管如此，玻色弦理論仍然是了解攝動(dòng)弦理論的有用工具，并且超弦理論中的一些理論困難之處在玻色弦理論中已然現(xiàn)身。

雖然玻色弦理論有許多吸引人的特質(zhì)，其在成為物理模型理論有兩大缺陷：

1. 其只預(yù)測(cè)玻色子的存在，然而許多物理粒子為費(fèi)米子。

2. 其預(yù)測(cè)了一種具有虛數(shù)質(zhì)量的弦模式，暗示了此理論在快子凝聚過(guò)程會(huì)有不穩(wěn)定性。