Hiukkasjoukko

Hiukkasjoukko on fysiikassa käytetty termi, jolla tarkoitetaan usean hiukkasen muodostamaa järjestelyä, jota tarkastellaan tai kuvataan yhdessä. Joukko voi koostua identtisistä tai erillisistä hiukkasista, ja niillä voi olla vuorovaikutuksia keskenään. Hiukkasjoukko esiintyy sekä klassisen että kvanttimekaniikan yhteydessä.

Klassisessa mekaniikassa hiukkasjoukko määritellään N hiukkasen tilojen kokonaisuutena, johon kuuluvat hiukkasten paikat ja momentit. Tilastollisessa mekaniikassa sitä kuvataan jakaumilla, kuten f(x,p,t), tai makrotasoisilla suureilla kuten lämpötila ja paine. Esimerkkejä ovat ideaalikaasun hiukkasjoukko tai plasman suuret järjestelmät.

Kvanttijoukko on useamman hiukkasen järjestelmä, jonka tilaa hallitaan kvanttimekaniikassa. Monihiukkasjärjestelmä voidaan kuvata Hilbertin tiloissa tai tiheysmatriisissa; identtiset hiukkaset noudattavat symmetriaa: fermioneilla tilat ovat antisymmetrisoituja ja bosoneilla tilat voivat olla samaan tilaan.

Hiukkasjoukkoja tarkastellaan ja mallinnetaan monenlaisissa järjestelmissä, kuten ideaalikaasun tilanyhtälöissä, kondensoituneen aineen tutkimuksessa, plasmoissa sekä astrofysikaalisissa ja kosmologisissa simulaatioissa. Niitä käytetään laajasti sekä perus- että soveltavassa fysiikassa, jotta voidaan ymmärtää moni-, vuorovaikutteisten hiukkasten kollektiivista käyttäytymistä.