玻色氣體發(fā)展簡史

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

玻色氣體（英語：Bose gas）是一個經(jīng)典的理想氣體的量子力學模型。其概念相似于費米氣體。

結合薩特延德拉·玻色和愛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知的玻色–愛因斯坦凝聚。

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在物理學中，費米氣體（Fermi gas），又稱為自由電子氣體（free electron gas）、費米原子氣體，是一個量子統(tǒng)計力學中的理想模型，指的是一群不相互作用的費米子。

費米氣體是理想氣體的量子力學版本。在金屬內(nèi)的電子、在半導體內(nèi)的電子或在中子星里的中子，都可以被視為近似于費米氣體。處于熱力平衡的費米氣體里，費米子的能量分布，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，依照費米-狄拉克統(tǒng)計的方程而表征。泡利不相容原理闡明，不允許兩個或兩個以上的費米子占用同一個量子態(tài)。因此，在絕對零度，費米氣體的總能量大于費米子數(shù)量與單獨粒子基態(tài)能量的乘積，并且，費米氣體的壓力，稱為“簡并壓力”，不等于零。這與經(jīng)典理想氣體的現(xiàn)象有很明顯的不同。簡并壓力使得中子星或白矮星能夠抵抗萬有引力的壓縮，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-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation, BEC），這是由愛因斯坦在1925年的理論而預言的。費米子由于泡利不相容原理，不能形成BEC。但可通過Feshbach共振，利用磁場調(diào)節(jié)費米原子間的相互作用，使費米子配對轉變成玻色型粒子而形成BEC。2100433B

玻色分布，全同和獨立的玻色子系統(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。對于粒子數(shù)、體積和總能量確定的玻色子系統(tǒng)，當溫度為T時 ，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是化學勢。在高溫和低密度條件下，玻色分布過渡到經(jīng)典的麥克斯韋-玻耳茲曼分布。當化學勢μ=0時，基態(tài)分布發(fā)散，因此大量粒子會跑到基態(tài)去，形成玻色-愛因斯坦凝聚。

玻色弦理論（英語：Bosonic string theory）是最早的弦論版本，約在1960年代晚期發(fā)展。其名稱由來是因為粒子譜中僅含有玻色子。

1980年代，在弦論的范疇下發(fā)現(xiàn)了超對稱；一個稱作超弦理論（超對稱弦理論）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，其在成為物理模型理論有兩大缺陷：

1. 其只預測玻色子的存在，然而許多物理粒子為費米子。

2. 其預測了一種具有虛數(shù)質量的弦模式，暗示了此理論在快子凝聚過程會有不穩(wěn)定性。