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简答题简述理想波色气体波色—爱因斯坦凝聚产生的原因及其特征。
  • 产生的原因：理想玻色系统最突出的特征是粒子间存在统计吸引，因此玻色粒子倾向于具有相同的量子数。对一个粒子数守恒的系统，这一性质导致出现玻色—爱因斯坦凝聚。
    玻色子具有整体特性，在低温时集聚到能量最低的同一量子态（基态）；而费米子具有互相排斥的特性，它们不能占据同一量子态，因此其它的费米子就得占据能量较高的量子态，原子中的电子就是典型的费米子。在1924年玻色和爱因斯坦就从理论上预言存在另外的一种物质状态—玻色爱因斯坦冷凝态，即当温度足够低、原子的运动速度足够慢时，它们将集聚到能量最低的同一量子态。此时，所有的原子就象一个原子一样，具有完全相同的物理性质。
    根据量子力学中的德布洛意关系，λdb=h/p。粒子的运动速度越慢（温度越低），其物质波的波长就越长。当温度足够低时，原子的德布洛意波长与原子之间的距离在同一量级上，此时，物质波之间通过相互作用而达到完全相同的状态，其性质由一个原子的波函数即可描述；当温度为绝对零度时，热运动现象就消失了，原子处于理想的玻色爱因斯坦凝聚态
    特征：玻色—爱因斯坦凝聚是粒子凝聚到k=0的状态，本质上是粒子在动量空间的凝聚，而不是坐标空间的凝聚，实质上是一级相变，具有一级相变的特征。这种凝聚来源于体系的量子力学效应，即波函数的对称性，它与粒子间是否存在相互作用无关。但是，玻色—爱因斯坦凝聚只能出现在粒子数固定的系统中，对于总粒子数N不等于常数的系统，不可能出现这样的凝聚。例如，光子声子便是这样的系统。

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