Kvantefysikken bryter med de klassiske forestillinger om atomære partiklers egenskaper. Ifølge Heisenbergs usikkerhetsrelasjon kan en partikkels posisjon og hastighet ikke begge fastlegges helt nøyaktig samtidig. Dessuten tar kvantefysikken i motsetning til den klassiske fysikken hensyn til at like partikler ikke er identifiserbare. Når to like partikler støter sammen, er det ikke mulig etter støtet å si hvilken av dem som svarer til en bestemt av dem før støtet.
Det viser seg at man får to nye statistiske beskrivelser, to former for kvantestatistikk.
- Partikler med halvtallig spinnkvantetall (se spinn) kan av symmetrigrunner ikke være i samme kvantemekaniske tilstand (Pauli-prinsippet). Slike partikler sies å følge Fermi–Dirac-statistikk eller Fermi-statistikk.
- For partikler med heltallig spinnkvantetall gjelder ikke denne begrensningen. Den statistiske teori for slike partikler kalles Bose–Einstein-statistikk.
Forskjellen mellom kvantestatistikk og Boltzmann-statistikk er mest fremtredende ved lave temperaturer, det vil si når energien av de enkelte partikler i middel er liten sammenlignet med forskjell i energi mellom de tilgjengelige energitilstandene, og når systemet inneholder relativt få partikler. Boltzmann-statistikk gir derfor en god beskrivelse av molekyler i gasser under normale betingelser.
Ved beskrivelse av elektroner i faste stoffer, hvor energinivåene er vel atskilte, må derimot kvanteeffektene tas i betraktning og likeså når man vil beskrive bevegelsen av nukleonene i atomkjernene statistisk.
Kommentarer
Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.
Du må være logget inn for å kommentere.