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ボース=アインシュタイン凝縮 ボース=アインシュタインぎょうしゅくBose-Einstein condensation

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

ボース=アインシュタイン凝縮
ボース=アインシュタインぎょうしゅく
Bose-Einstein condensation

ボース凝縮ともいう。ボース統計に従う多くの粒子から成る系で,ある量子力学的な一粒子状態を占める粒子数の平均が全粒子数と同じ程度になった状態をいう。この現象は 1925年 A.アインシュタインによって初めて指摘された。すなわち,理想ボース気体では絶対零度においてすべての粒子が運動量ゼロの最低エネルギー状態に落ち込むこと,また転移点以下の温度では最低エネルギー状態を占める粒子の平均数が全粒子数と同程度であることを示した。液体,固体への凝縮が実空間における凝縮であるのと違って,ボース=アインシュタイン凝縮は運動量空間での凝縮である。ボース=アインシュタイン凝縮の概念は O.ペンローズ,L.オンサーガーによって相互作用のある粒子系にも拡張され,全粒子数と同じ程度の平均数をもった一粒子状態が巨視的な規模で現れた量子力学的波動関数という形で表現される。液体ヘリウム4の超流動状態はヘリウム4原子がこのような意味でボース=アインシュタイン凝縮した状態である。また固体中のエキシトン (励起子 ) のボース=アインシュタイン凝縮の可能性も予想されている。 1995年にはルビジウムのボース=アインシュタイン凝縮が磁気トラップ中に実現され,以後ナトリウム,リチウム等のアルカリ原子に対しても実現されている。この場合,運動量空間での凝縮ではなくトラップポテンシャルと原子間の力で決る基底状態への凝縮と考えられる。 (→超流動ヘリウム4 )

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世界大百科事典 第2版の解説

ボースアインシュタインぎょうしゅく【ボース=アインシュタイン凝縮 Bose‐Einstein condensation】

相互作用のないボース粒子N個が体積Vの容器の中に入れられているとしよう。粒子と壁との衝突は弾性衝突であるとすると,各粒子のエネルギーεは時間的に一定になる。粒子の質量をm,運動量をpとすると,ε=p2/2mである。ボルツマンの統計力学(古典統計力学)によれば,この粒子集団が絶対温度Tの熱平衡状態にあるとき,運動量p=(px,py,pz)の各成分がpαpαdpα(α=x,yまたはz)の間にあるような粒子の数は,マクスウェル=ボルツマン分布で与えられる。

出典 株式会社日立ソリューションズ・クリエイト世界大百科事典 第2版について 情報

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