高温下谐振腔中波色子的可分辨性问题研究

【摘要】：玻色-爱因斯坦凝聚的理论和实验研究是当前物理学界的一大热点.它涉及了物理学的诸多领域,从基础理论到应用科学覆盖了原子分子物理、量子光学、统计物理和凝聚态物理等领域.随着相继报道的玻色-爱因斯坦凝聚实验,逐渐揭开了玻色-爱因斯坦凝聚体奇特性质的神秘面纱,使人类在理解物性和开发新应用方面闯出新路. 1999年有研究指出,高温下经典统计中谐振子体系熵的广延性可能会被破坏.我们分析了这一疑难问题的症结,指出,如果谐振子相互之间可以分辨,则这一疑难不存在.这是本文的创新点之一. 谐振腔中的波色气体的玻色-爱因斯坦凝聚受到广泛关注,这是低温的情况.不过很少人研究高温时的情况.本文通过对谐振腔中一维波色气体的研究表明,在高温情况下,会发生熵的非广延性困难.这是一个从来没有人研究过的问题.在自由粒子的统计理论中,经典理论给出的熵不满足广延性,一定要通过量子统计才能给出熵的正确结果.谐振子体系正好相反,在低温下,是不可分辨的,在高温下,却变得可分辨,否则熵的广延性会受到破坏.我们认为在高温下谐振腔中玻色气体之所以能被分辨的根本原因是振幅的不同.这是本文的重点,也是本研究的创新点之二. 参考2009年的一个测量谐振腔中玻色气体熵变的实验,设计了一个实验方案来检验我们结果的正确性.这是本研究的创新点之三. 熵是一个基本的物理量.谐振腔中玻色气体熵的性质表现出一些非常重要和特异的性质,研究这个问题无疑将深化对热力学、统计物理本身的理解.本文通过研究高温下谐振腔中一维波色气体的的熵的非广延性,首先指出了一个和理想气体熵的性质完全相反的性质,认为微观粒子在高温下并非总是不可分辨,并给出了一个实验检验的方案.