Kvantumstatisztika

Kvantumstatisztika, más néven kvantummechanikai statisztika, a fizika azon területe, amely a kvantummechanikai rendszerek nagyszámú részecskéből álló kollektív viselkedését vizsgálja. Míg a klasszikus statisztika a részecskék klasszikus tulajdonságaira, mint például a helyzetre és az impulzusra támaszkodik, a kvantumstatisztika figyelembe veszi a kvantummechanika alapvető elveit, beleértve a szuperpozíciót, az összefonódást és a részecskék megkülönböztethetetlenségét.

A kvantumstatisztika két fő eloszlás típust különböztet meg a részecskékre: a Bose-Einstein statisztikát és a Fermi-Dirac statisztikát. A Bose-Einstein statisztikát olyan részecskékre alkalmazzák, amelyeket bozonoknak neveznek, és amelyeknek egész számú spinjük van. Ezek a részecskék egynél több részecske is elfoglalhatja ugyanazt a kvantumállapotot. Példák a bozonokra a fotonok és a hélium-4 atomjai. A Fermi-Dirac statisztikát olyan részecskékre alkalmazzák, amelyeket fermionoknak neveznek, és amelyeknek félegész számú spinjük van. Ezen részecskékre a Pauli-kizárási elv vonatkozik, ami azt jelenti, hogy két fermion nem foglalhatja el ugyanazt a kvantumállapotot. Példák a fermionokra az elektronok, protonok és neutronok.

A kvantumstatisztika alapvető fontosságú számos fizikai jelenség megértéséhez, beleértve a szupravezető anyagok viselkedését, a szuperfolyékony hélium tulajdonságait, valamint a csillagok fejlődését és a fekete lyukak tulajdonságait. Ez az elméleti fizika és a kísérleti fizika egyik sarokköve.