Ist BE-Kondensation möglich für Photonen, Phononen und Magnonen alle mit μ=0μ=0\mu=0 (nicht konservierte Teilchenzahl)?

Photonen haben kein chemisches Potential und ihre Anzahl ist nicht erhalten. Die Eigenschaft des chemischen Nullpotentials gilt auch für entstehende lückenlose Anregungen wie Phononen in Kristallen und Magnonen in Ferromagneten. Sie gehorchen nicht der Beschränkung der Teilchenzahlerhaltung. Daher kann es nicht wahr sein, dass mit abnehmender Temperatur die Teilchen, die die angeregten Zustände einnehmen, die angeregten Zustände verarmen und in den Grundzustand fallen. Teilchen können aus dem System verschwinden.

Können solche Partikel Bose kondensieren? Ich meine, gibt es ein theoretisches Problem für Photonen, Phononen und Magnonen, um Bose zu kondensieren?

@SRS Ich denke, die Frage ist nach Ihrer Bearbeitung kein Duplikat mehr. Ich werde versuchen, sie in Kürze zu beantworten.

Antworten (1)

Haftungsausschluss: Ich bin kein Experte, aber hier ist eine Antwort, wie ich diese Zustände verstehe.

1. Können masselose bosonische Teilchen wie Photonen, Magnonen, Phononen usw. mit null chemischem Potential Bose kondensieren?

Die kurze Antwort lautet: Nein, das können sie nicht. Ein BEC ist durch eine umfangreiche Besetzung des Grundzustands gekennzeichnet und befindet sich in einem begrenzten Bereich. Masselose Teilchen werden durch die Bose-Einstein-Verteilung mit beschrieben μ = 0 wird immer eine verschwindende Besetzung des Grundzustands haben ( E → 0 ). Siehe die Antworten auf Warum das chemische Nullpotential keine Bose-Einstein-Kondensation von Phononen zulässt? für mehr Details.

2. Können Teilchen wie Photonen, Magnonen, Phononen etc. Bose kondensieren?

Ja, das können sie, genauso wie die Antworten auf die Frage Kann ein System ausschließlich aus Photonen ein Bose-Einsten-Kondensat sein? für Photonen vorschlagen. Der Vollständigkeit halber hier einige relevante experimentelle Referenzen:

3. Haben wir ein theoretisches Problem?

Die Punkte 1. und 2. stimmen scheinbar nicht überein, also haben wir das vielleicht. Allerdings ist die μ = 0 Zustand wird im Gleichgewicht abgeleitet. Indem man vom Gleichgewicht wegarbeitet, wird die Anforderung umgangen. Insbesondere kann man ein Quasi-Gleichgewicht mit konservierter Teilchenzahl – und damit einem chemischen Potential ungleich Null – herstellen, wodurch eine Bose-Kondensation möglich wird. Dies beruht auf einem Gleichgewicht zwischen der Lebensdauer der Partikel und der Rate, mit der neue Partikel in das System gepumpt werden, was eine technische Herausforderung ist, aber nachweislich möglich ist.

Ist BE-Kondensation möglich für Photonen, Phononen und Magnonen alle mit μ=0μ=0\mu=0 (nicht konservierte Teilchenzahl)?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v