Bose–Einstein vs. Fermi–Dirac

Bose-Einstein-Statistik beschreibt nicht unterscheidbare Teilchen mit ganzzahligem Spin (Bosonen): Photonen, Gluonen, Gravitonen, Helium-4-Atome. Mittlere Beschäftigung ni = 1/(ei−μ)/kBT − 1). Bosonen können denselben Quantenzustand einnehmen und unterhalb der kritischen Temperatur Bose-Einstein-Kondensate ergeben.

Fermi-Dirac-Statistik beschreibt nicht unterscheidbare Teilchen mit halbzahligem Spin (Fermionen): Elektronen, Protonen, Neutronen, Quarks, Helium-3-Atome. Mittlere Beschäftigung ni = 1/(ei−μ)/kBT + 1). Der Pauli-Ausschluss verbietet zwei Fermionen, die sich einen Quantenzustand teilen, der der Atomstruktur, dem Entartungsdruck von Weißen Zwergen und Neutronensternen und dem Periodensystem zugrunde liegt.

Beide reduzieren sich auf die klassische Maxwell-Boltzmann-Verteilung bei hoher Temperatur und niedriger Dichte. Das Vorzeichen im Nenner ist der einzige formale Unterschied.

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