hiukkasjakaumien

Hiukkasjakaumat ovat tilastollisia jakaumia, jotka kuvaavat todennäköisyyksiä tai tiheyksiä löytää hiukkanen tietyllä energiatasolla, momentilla tai tilalla. Ne ovat keskeisiä sekä klassisessa että kvanttisessa fysiikassa ja ne mahdollistavat makroskooppisten suureiden, kuten tiheyden, paineen ja energian, laskemisen.

Yleisimmät tasapainojakaumat ovat Maxwell–Boltzmannin, Fermi–Diracin ja Bose–Einsteinin jakaumat. Maxwell–Boltzmannin jakauma soveltuu klassisiin, epävuorovaikutteisiin hiukkasiin suurissa lämpötiloissa; Fermi–Dirac ja Bose–Einstein kuvaavat kvanttipartikkelien tilaa ja noudattavat Pauli-periaatteen tai Bose-Einstein-tilarajoitteita. Epätasapainotilanteissa hiukkasjakaumat ovat ajan ja paikan funktio, ja ne voivat riippua useista muuttujista.

Jakaumat merkitään usein f(x,p,t) tai f(E), ja ne voivat beida riippua tilan x ja momentin p lisäksi ajasta t. Jakauman muoto ja sen evoluutio heijastavat vuorovaikutuksia ympäristön kanssa; klassisessa kuvassa tätä kuvaa Boltzmannin yhtälö, kvanttisessa tapauksessa sen kvanttiversiot.

Sovelluksissa hiukkasjakaumat määrittävät monia tilastollisia suureita sekä ennustavat prosessien todennäköisyyksiä. Niitä käytetään plasman ja materiaalitieteen, astrofysiikan sekä hiukkasfysiikan malleissa, ja niissä esiintyy myös partonijakaumia, jotka kuvaavat hadronien sisäistä rakenteellista jakaumaa.