Das Pauli-Ausschlussprinzip besagt, dass keine zwei Fermionen identische Quantenzustände haben können. Bosonen hingegen unterliegen keinem solchen Verbot. Dadurch können mehrere Bosonen im Wesentlichen denselben Raum einnehmen, ein Phänomen, das theoretisch für die Supraleitung verantwortlich gemacht wurde . Bosonen nehmen jedoch nicht genau den gleichen Raum ein, wie man leicht daran erkennen kann, dass ein Bose-Einstein-Kondensat nicht in eine Singularität kollabiert.
Beide der oben genannten eher ungewöhnlichen Beispiele sind Niedrigenergiesystemen inhärent. Eine große Sammlung von C (z. B. in einem Diamanten) zeigt kein besonders ungewöhnliches Verhalten. Dies führt mich zu der Hypothese, dass die Energieverteilung des Systems weitgehend dafür verantwortlich ist, die Bosonen auseinander zu halten. Angesichts der eher grundlegenden Natur der Frage dachte ich jedoch, dass jemand hier wahrscheinlich die "richtige" Antwort kennen würde. So,
Was hält Bosonen davon ab, denselben Ort zu besetzen?
Ähm ... dem steht nichts entgegen. Das ist ein Bose-Einstein-Kondensat : viele Bosonen am selben Ort und im selben Quantenzustand.
Sie beobachten, dass der Zustand nicht perfekt lokalisiert ist, aber das ist eine Folge davon, dass der Zustand nicht genau null Impuls ist. Letztendlich setzt das Heisenberg-Prinzip eine untere Grenze dafür, wie lokalisiert sie sein könnten.
Wenn die Bosonen zusammengesetzte Objekte sind (wie zum Beispiel Heliumatome), dann können Sie den Zustand in Bezug auf ihre Bestandteile schreiben und die fermionischen Bits müssen dem Pauli-Prinzip gehorchen.
Dies ist wirklich nur ein Kommentar zu dmckees Antwort, aber es wurde ein bisschen lang für einen Kommentar.
Das Problem bei deiner Frage:
Was hält Bosonen davon ab, denselben Ort zu besetzen?
ist, dass kein Teilchen eine genau definierte Position hat. Denken Sie daran, dass Partikel, wenn wir uns auf die Größe von Atomen usw. beschränken, keine Position haben. Sie werden durch eine Wellenfunktion beschrieben, die bis zu einem gewissen Grad im Raum lokalisiert sein kann, aber niemals bis auf einen einzigen Punkt lokalisiert ist. Wie dmckee sagt, verhindert das Heisenbergsche Unbestimmtheitsprinzip, dass ein Teilchen bis zu einem Punkt lokalisiert wird, es sei denn, Sie sind bereit, zuzulassen, dass der Impuls unendlich unsicher wird. In diesem Fall verwandelt sich das Ganze in ein Schwarzes Loch!
In einem BEC befinden sich alle Atome im gleichen Quantenzustand, aber dieser Zustand ist nur bis auf die Größe der Experimentierapparatur begrenzt. Im Prinzip könnte man die Größe des Kondensats verkleinern, aber ich vermute, die erhöhte Unsicherheit im Impuls würde es schwierig machen, das Kondensat kohärent zu halten, und es würde in einzelne Atome unterschiedlicher Energie zerfallen.
AdamRotwein