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“玻色-爱因斯坦”凝聚态简介

自然界中存在的微观粒子可以分为三类，即经典粒子、玻色子、费米子.经典粒子就是实物粒子，人们根据粒子自旋量子数的不同又将不同于经典粒子的粒子分为玻色子与费米子，玻色子的自旋量子数为整数倍，费米子的自旋量子数为半整数倍，它们分别服从三种不同的统计规律，即玻尔兹曼统计、玻色——爱因斯坦(Bose-Einstern)统计与费米——狄拉克(Fermi-Dirac)统计.

定域系统和满足经典极限条件的玻色费米系统均服从玻尔兹曼分布，该统计理论认为：粒子是可以分辨的，每一体量子态上最多只能容纳一个粒子，用公式表示为：，为处于能级上的粒子数，为能级的简并度.

玻色——爱因斯坦统计理论认为，玻色子不像经典粒子那样可以区分，而是全同的、不能分辨的，即每个个体量子态上容纳的粒子数目不受限制，用公式表示该理论，即为：，式中为处于能级上的粒子数，为能级的简并度.

费米子为自旋量子数为半整数的粒子，其与玻色子一样，也是不可分辨的，但每一个个体量子态上所能容纳的粒子数满足泡利不相容原理，用公式表示该理论即为：，为处于能及上的粒子数，为能级的简并度.

定域系统和满足经典极限条件的玻色费米系统，均满足玻尔兹曼分布，三种分布规律在一定条件下，就变成一样的了，而这个条件，便是经典极限条件（亦称为非简并条件）：，物理意义是能级的每一个个体量子态上最多只有一个粒子，处于这种状态的玻色费米系统跟定域系统所满足的分布规律一样.

现在国际上最热门的物理实验领域是对“玻色-爱因斯坦”凝聚态的研究.这里简要描述一下实验现中新网2015年1月27日电据外媒26日报道，根据爱因斯坦的相对论，在任何参照系中，光在真空中的传播速度都是一个常数.但是科学家最近却成功让光在自由空间（freespace，完美真空）中的速度降了下来.英国格拉斯哥大学和赫瑞瓦特大学的研究人员进行了一项实验.在实验中，科学家安装了一个特殊“隔层”，单个光子在通过这一装置时，形态会发生改变，而且速度出现了下降.奇妙的是，在通过这一特殊“隔层”之后，即便重新回到自由空间，光子仍会以较低的速度前行.这一实验说明，光的构造可能比人类知道的更为复杂.根据爱因斯坦的理论，光在自由空间中的速度约合每秒30万公里.在经过水、玻璃等介质时，光速会出现下降，但只要再次返回自由空间，光速就会回归正常.研究人员称，“降低光速”的方法可以被用于更多的物理学实验中，人类或能解开更多的自然界之谜.

冷却到极低的温度时，会发生不可思议的变化.原子的尺寸会增大几千倍，原来像镜面一样清晰的表面变得模糊不清了，彼此可以像幽灵一样一穿而过，而不发生任何偏转.成千上万个原子可以重叠成一个较大的球体，该凝聚体有很多奇特的性质，如超流动性等等……，科学家们让光穿过这种凝聚体，发现光在这种凝聚体中的传播速度只有十几米每秒，几乎和自行车的速度相仿……

笔者认为，上述实验说明了光的电磁本质，实验中观察到光速减少，应该是先吸收光子，再释放光子，时间延迟了.

附录：中新网2015年1月27日电据外媒26日报道，根据爱因斯坦的相对论，在任何参照系中，光在真空中的传播速度都是一个常数.但是科学家最近却成功让光在自由空间（freespace，完美真空）中的速度降了下来.英国格拉斯哥大学和赫瑞瓦特大学的研究人员进行了一项实验.在实验中，科学家安装了一个特殊“隔层”，单个光子在通过这一装置时，形态会发生改变，而且速度出现了下降.奇妙的是，在通过这一特殊“隔层”之后，即便重新回到自由空间，光子仍会以较低的速度前行.这一实验说明，光的构造可能比人类知道的更为复杂.根据爱因斯坦的理论，光在自由空间中的速度约合每秒30万公里.在经过水、玻璃等介质时，光速会出现下降，但只要再次返回自由空间，光速就会回归正常.研究人员称，“降低光速”的方法可以被用于更多的物理学实验中，人类或能解开更多的自然界之谜.