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费米子的玻色 爱因斯坦凝聚奥地利和美国的两个研究小组 ,取得了重大突破 ,都利用费米子而不是玻色子得到了玻色 爱因斯坦凝聚态物质 .费米子如电子具有半整数自旋 ,服从泡利不相容原理 ,任意两个费米子不可能处于同一个量子态上 .而对玻色子 ,自旋为整数 ,没有这一限制 ,因而     

浅谈电子统计的“可变性”

 长期以来,人们一直认为,诸如电子等同一类粒子组成的所谓全同粒子系统中,粒子间的相互作用的实现与量子统计规则有密切关系。由此,可把全同粒子分为两类:一类是费米子,具有强烈的排斥作用;另一类是玻色子,可以凝聚到能量最低态。实验发现,粒子的统计性与其自旋的大小之间具有深刻的联系。三维空间中,粒子自旋的大小只可能是整数（包括零）或半整数。当粒子的自旋是半整数时,它是费米子,服从费米统计;当粒子的自旋是整数或零时,它是玻色子,服从玻色统计,服从玻色或费米统计的粒子波函数在粒子的交换下是对称（+）或反对称（-）的,即 φ（x₁,x₂）=±φ（x₂,x₁） 电子的自旋为1/2,是半整数的,因此电子是费米子,服从费米统计,对于交换两个电子,波函数是反对称的.     

让玻色子具有费米子的行为

在微观世界中 ,物质分为两类 ;一类是费米子 (如电子等 ) ,一类是玻色子 (如光子或氢原子 ) .费米子服从泡利不相容原理 .如果将许多费米子放入一个体系内 ,那些处于其中的费米子必须具有不同的位置或不同的量子态 (如动量或自旋等 ) ,也就是说 ,二个费米子不能有完全相同的量子态 .而玻色子就没有这些限制 ,因此玻色子可以处于同一量子态上 .物理世界中已经有大量实例证明 ,可以使费米子具有玻色子的行为 ,例如在超导与超流的实验中 ,我们让费米子配对后就能使它具有玻色子的行为特征 .但迄今为止 ,还没有反过来的实例 ,即让具有不可分辨性…     

只带一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型

我们提出一个包括两种基本费米子和一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型. 其中, 基本费米子无质量并且不带色, 基本标量粒子是色的三重态. SU(3)_H定域规范作用将基本粒子束缚成轻子、夸克和弱玻色子等复合粒子. 轻子是由三个基本费米子组成的三体复合粒子, 夸克由一个基本费米子和一个基本标量粒子组成. 本模型基本粒子的数目较少, 存在为数不多的exotic粒子. 解释了轻子-夸克的对称性. 弱作用是超色单态之间的一种短距剩余作用, 它只在复合层次出现. 通过动力学对称破缺破坏了宇称守恒.     

氧化物超导体任意子模型的实验检验尚无定论

在去年三月美国物理学会春季年会上提出的两个关键性实验互相矛盾的结果至今尚未解决.去年秋天所报道的另一实验结果使问题变得更加复杂了.问题的核心是高温超导体能否改变穿过它的偏振光的偏振方向或椭圆度.如果能改变,那么在这些新的氧化物材料中,时间反演不变性不戍立.这正是任意子理论所预言的结果.这一理论的支持者们用服从分数维统计的任意子模型解释高温超导现象. 任意子是一种元激发,它不同于玻色子或费米子.交换两个全同的玻色子或费米子分别导致量子力学波函数的0或π的位相变化,而交换两个任意子时,仕相变化可以取任意值.由于拓…     

量子点腔系统中抽运诱导受激辐射与非谐振腔量子电动力学特性的研究

从量子点和腔相互作用的哈密顿量出发,利用包括非相干抽运,退相干项主方程,并结合量子回归定理,考虑相关初始条件,理论推导和数值计算相结合得出量子点多光子发射光谱精确数值结果.分析多光子发射光谱(费米子统计)和相应单光子情况(玻色子统计)时,得到依据费米子统计,退相干和热浴模型的多光子发射光谱同最近文献[22]量子点——微柱腔实验结果符合得非常好.结合理论和当前实验,显示了量子点腔系统中抽运诱导受激辐射和非谐振腔量子电动力学. 关键词： 量子点 微腔 受激辐射 发射光谱     

玻色—爱因斯坦统计分布的显示

一、前言玻色-爱因斯坦统计规律是自旋为零或整数的玻色子所遵循的规律。是微观客体所遵从的两个基本统计规律之一。另一方面,空间相干和时间相干概念历来是学生学习物理学的一个难点。为了帮助学生进一步理解这些概念,本文首先从理论上将量子统计理论与经典光学联系起来,尔后用实验方法加以显示。     

实现费米原子凝聚的步伐

玻色子和费米子具有不同的统计力学行为 .玻色子比较“合群” ,当温度降到绝对零度 ,它们将共同占据最低的量子能态 .费米子“个性较强” ,即使是在Ｔ =0Ｋ ,它们也只能以每个能级两个粒子 (一个自旋向上 ,另一个向下 )的方式占据较低的那些量子能态 .一种原子 ,它究竟属于玻色原子还是费米原子 ,要看它所包含的费米子 (质子、中子和电子 )总数是偶数还是奇数 .1Ｈ ,4Ｈｅ ,7Ｌｉ ,2 3 Ｎａ ,85Ｒｂ ,87Ｒｂ和13 3 Ｃｓ中的费米子总数分别是 2 ,6 ,10 ,34,12 2 ,12 4和 188,因而是玻色原子 .3 Ｈｅ ,6Ｌｉ和40 Ｋ中的费米子总数分别是 5 ,9…     

IBFM模型U(6/4)超对称SO(6)极限的能谱统计

用相互作用玻色子费米子模型(IBFM)计算了奇A核U(6/4)超对称SO(6)极限的理论能谱，对不确定核的最近邻能级间距分布和能谱刚性度进行了研究，并对影响能谱统计特征的因素进行了讨论. 结果表明，有限的玻色子数N的大小显著地影响能谱统计. 当N接近于真实核的玻色子数时，子群SOBF(5)的作用强度和自旋对能谱统计起重要作用. 然而，当N趋于无穷大时，能谱统计总是趋于Poisson分布.     

玻色子凝聚,费米子排斥,“任意子”呢？

众所周知,粒子被划分为玻色子和费米子两大类.但是在特定的二维系统中,这种分类可能不再成立.在这些二维系统中存在着一种性质介于玻色子与费米子之间的粒子或类粒子激发.这类粒子于1982年被命名为“任意子”(anyon).任意子存在的基础是受到了物理学中诸如磁单极、Aharonov-Bohm效应、电荷和角动量量子化等这些奇妙又极有吸引力的概念的支撑. 哈佛大学的B.Halperin于1984年指出,分数量子霍耳效应理论中所讨论的元激发,其行为类似于任意子.他的这一观点为F.Wil-czek等许多科学家所肯定.此外,P.Ander-son在高温超导材料发现后不久就指出,…     

Dyson玻色子展开与原子核的相互作用玻色子模型

根据修正的Jancovici-Schiff (MJS)代换关于玻色子描述可以用作原子核的费米子描述的中间步骤的观点, 本文把相互作用玻色模型(IBM)看作在这种中间步骤引用的一种近似. 文中针对同类价核子的"多-j"组态以及包含两体有效相互作用的费米子哈密顿量, 按照通常的玻色子展开选择出结构上比较简单的玻色子哈密顿量; 借此通过一个么正变换建立了从微观途径确定s, d玻色子及IBM哈密顿量的方法; 根据MJS代换给出了把IBM态矢量变换为费米子态矢量的一般公式.     

从费米原子到配对超冷分子

自从1995年以来，实验物理学家已经在一系列玻色原子气系统中实现了玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)，它们是^1H，^7Li，^23Na，^85Rb和^87Rb等等，这些玻色原子具有整数自旋量子数，与玻色原子相对应的是费米原子，它们具有半整数的自旋值，例如^40K。即使在非常接近绝对零度的低温下，费米原子气也不可能凝聚到单一量子态：每一个费米原子所     

一个具有三代家族的夸克和轻子的复合模型

为了解释家族问题,本文提出了一个具有SU(3)_sc×SU(6)规范对称的夸克和轻子的复合模型.组成夸克和轻子的成份(preon)是两类无质量自旋为1/2的费米子.运用费米原理于超色单态的preon复合体系,可以产生与实验观测以及宇宙大爆炸理论预言符合的三代轻的夸克和轻子家族.弱玻色子也是由同一组preon组成的复合粒子.弱相互作用不是preon层次的基本相互作用.在preon能标,没有质子衰变的困难.     

外尔费米子的奇特热电性质

<正>世界由各种微观粒子组成。这些粒子可以分为两大类,玻色子和费米子。费米子组成了物质,而玻色子传递物质之间的相互作用。1928年,为了精确计算原子的能谱,狄拉克基于量子力学的原理,同时考虑电子的相对论性运动,提出一个波函数方程来描述电子的行为。这个方程后来被称为狄拉克方程。该方程的意义远远超出了狄拉克的初衷。它不但给出了自旋的理论解     

μ子的发现、特性及应用

一、μ子的发现及正名 实验物理学家安德森利用威尔逊云雾室从宇宙射线中发现了几种粒子。继1932年发现了正电子e~+后,又于1936年发现了μ子。由实验结果得知:μ子的质量是电子质量的207倍,只有带正电和负电的两种:μ~+、μ~-,没有电中性的。起初人们认为它就是1935年汤川理论上预言的传递核力的介子,所以称它为μ介子,后来的实验证明,尽管μ子的质量与汤川预言的介子的质量差不多,但它能穿过很厚的物质层而不与原子核发生强作用,所以它不是汤川预言的介子,实际上,把μ子称作介子是不恰当的,因为物理学中对参与强相互作用的自旋为整数的玻色子方称为介子,而μ子是不参与强相互作用的自旋为1/2的费米子,符合轻子的性质,应称其为轻子,按一般认识,粒子参与相互作用的性质应与质量有关。既然μ子质量与汤川预言的介子质量差不多,为什么归于轻子类呢?特别是1975年发现的质量为电子质量的3500多倍的子也归于轻子类,其奥秘何在?至今仍是个谜。 在确定μ子性质并为其正名的工作中,我国已故的著名的物理学家张文裕教授曾做出了杰出的贡献。     

基于微观IBM对电子–核散射及核电磁性质的研究(Ⅱ)ME理论方案

从一种微观相互作用玻色子模型(IBM)玻色子集体态子空间映射出费米子集体态子空间,通过假定玻色子算符形式以及使物理算符在两集体态子空间中对应归一化基矢间矩阵元相等,给出了从费米子单体算符导出玻色子单体算符的一种微观理论方法(ME方法).文中以获取玻色子结构函数亦即确定玻色子形式核跃迁电荷/电流密度算符为例对此作出了详细介绍.利用微观IBM提供的波函数可在玻色子态空间中求出核跃迁电荷/电流密度,结合电子–核散射以及核电磁跃迁的形式理论,可建立研究电子–核散射各种形状因子与微分散射截面以及核约化跃迁几率、电磁多极矩、核态g因子等物理量的理论方案.在微观sdgIBM-1下利用该方案初步计算了¹⁴⁶Nd核2+1态到0+1态的跃迁电荷密度以及约化跃迁几率,理论结果与实验值符合较好.     

光学微腔中一维费米气的磁性关联特性

对于准一维两组分费米气与光学微腔耦合的系统,证明了微腔光子的超辐射可以驱动原子系统的磁性转变,该磁性转变与原子的失谐以及费米子的填充数密切相关.对于无相互作用原子气,在超辐射相区内平均场近似合理.基于该近似,分析了不同的填充和失谐情况下体系的静态自旋结构因子,由此刻画出腔光子协助的磁性关联转变,并得到了依赖于微腔参数的相图.最后,对可行的实验参数做了相关讨论.     

Paul阱中共面构型三费米子的量子力学运动

求解了Paul阱中总自旋为S=1/2,3/2的三全同费米子体系在共面情形下的Schrdinger方程.根据其波函数节线结构和形状密度分布,研究了系统的结构和量子力学运动模式,并与玻色子体系和经典情形进行了比较.     

Paul阱中共面构型三费米子的量子力学运动

求解了Paul阱中总自旋为S=1/2,3/2的三全同费米子体系在共面情形下的Schr?dinger方程.根据其波函数节线结构和形状密度分布,研究了系统的结构和量子力学运动模式,并与玻色子体系和经典情形进行了比较.     

近代物理讲座 第十一讲 粒子物理学的发展

一、粒子和粒子物理学 本世纪初物理学的发展弄清楚了原子的直径大体上是10-8cm的量级.进一步的发展中又认识到:原子核的直径是 10-12cm量级,原子核是由若干个质子和中子组成.质子、中子、电子和光子就是人们最早认识的一批基本粒子.在当时由于它们被认为可能是物质微粒结构的最小单元,因此被称为基本粒子.在这以后,凡是和这些粒子可以相互作用和相互转化并在当时的认识水平上认为是同一层次的粒子,统称为基本粒子.随着实验和理论研究的发展,显示出某些基本粒子肯定不能看作是点粒子,它们有一定的大小并有内部结构.同时还显示出来从内部结构…