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简并态物质 - 维基百科，自由的百科全书
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简并态物质

簡併態たい物質ぶっしつ[1][2]在ざい物理ぶつり是ぜ一いち種しゅ自由じゆう的てき集團しゅうだん、非ひ互動的てき顆粒かりゅう，由ゆかり量子力學りょうしりきがく的てき效こう應おう決定けってい它的壓力あつりょく和わ其它物理ぶつり特徵とくちょう。它類比ひ於古典こてん力學りきがく中なか的てき理想りそう氣體きたい，但ただし簡併態たい物質ぶっしつ是ぜ離はなれ經けい叛道的てき理想りそう氣體きたい，它有極きょく高だか的てき密度みつど（在ざい緻密ちみつ星ぼし），或ある存在そんざい於實驗じっけん室しつ的てき極ごく低てい溫度おんど下か[3][4]。它一般發生在諸如電子でんし、中子なかご、質しつ子こ和わ費ひ米子よなご等とう物質ぶっしつ粒子りゅうし，分別ふんべつ被ひ稱しょう為ため電子でんし簡併物質ぶっしつ、中子なかご簡併物質ぶっしつ、等ひとし等とう。在ざい混合こんごう的てき粒子りゅうし，像ぞう是ぜ在ざい白しろ矮星或ある金屬きんぞく內的離はなれ子こ和かず電子でんし，電子でんし可か能成よしなり簡併態たい，而離子こ不ふ是ぜ。

以量子力學りょうしりきがく描述，自由じゆう粒子りゅうし的てき體積たいせき受限於一定いってい的てき體積たいせき內，可か以是一いち組くみ不連續ふれんぞく的てき能のう量りょう，稱しょう為ため量子りょうし態たい。包つつみ立りつ不ふ相あい容よう原理げんり限きり制せい了りょう相しょう同どう的まと費ひ米子よなご不能ふのう佔據相しょう同どう的てき量子りょうし狀態じょうたい。最低さいてい的てき總そう能のう量りょう（當とう粒子りゅうし的てき熱ねつ能のう量りょう可か以忽略りゃく不ふ計けい）是ぜ所有しょゆう最低さいてい能のう量的りょうてき量子りょうし狀態じょうたい都と被ひ填はま滿まん，這種狀態じょうたい稱しょう為ため完全かんぜん簡併。這種壓力あつりょく（稱しょう為ため簡併壓力あつりょく或ある費ひ米まい壓力あつりょく）即そく使つかい在ざい絕對ぜったい零れい度ど時じ依然いぜん不為ふため零れい[3][4]。增加ぞうか粒子りゅうし或ある是ぜ壓縮あっしゅく體積たいせき都會とかい強迫きょうはく粒子りゅうし進入しんにゅう能のう階かい的てき量子りょうし狀態じょうたい。這需要じゅよう一いち個こ壓縮あっしゅく力りょく，並なみ表現ひょうげん為ため抗こう壓力あつりょく。主要しゅよう特徵とくちょう是ぜ這種簡併壓力あつりょく並なみ不ふ取と決けつ於溫度おんど，而只和わ費ひ米子よなご的てき密度みつど有ゆう關せき。它使高密度こうみつど星ぼし的てき平衡へいこう狀態じょうたい與あずか恆星こうせい的てき熱ねつ結構けっこう無關むせき。

簡併態たい物質ぶっしつ也稱為ため費ひ米まい氣體きたい或ある簡併氣體きたい，而速度そくど接近せっきん光速こうそく的てき費ひ米子よなご（其粒子りゅうし能のう量りょう大だい於靜止せいし質量しつりょう能のう量りょう）的てき簡併態たい稱たたえ為ため相對そうたい論ろん性せい簡併態たい物質ぶっしつ。

拉ひしげ爾なんじ夫おっと·福ぶく勒在ざい1926年ねん首くび度ど描述離はなれ子こ和わ電子でんし混合こんごう的てき簡併態たい物質ぶっしつ[5]，觀測かんそく顯示けんじ白しろ矮星的てき電子でんし是ぜ在高ありだか密度みつど的てき狀態じょうたい（遵守じゅんしゅ費ひ米まい-狄拉克かつ統計とうけい，尚なお未み使用しよう到いた簡併態たい這個術語じゅつご），其壓力りょく高だか於離子こ的てき粒子りゅうし壓力あつりょく。

概念がいねん

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如果電でん漿一再いっさい降くだ溫和おんわ增ぞう壓あつ，它最終さいしゅう將はた不可能ふかのう再さい進一しんいち步ふ的てき被ひ壓縮あっしゅく。這是由ゆかり包つつみ立りつ不ふ相あい容よう原理げんり指出さしで，兩個りゃんこ費ひ米子よなご不能ふのう共用きょうよう相しょう同どう的てき量子りょうし態たい。當とう處しょ於如此高壓あつ的てき狀態じょうたい，因いん為ため沒ぼつ有為ゆうい粒子りゅうし留とめ下か多た餘あまり的てき空間くうかん，每まい個こ粒子りゅうし的てき位置いち都と有明ありあけ確かく的てき定義ていぎ。這时由よし於海森もり堡不ふ確定かくてい原理げんり，ΔでるたpΔでるたx ≥ ħ/2，此處ここ的てきΔでるたp是ぜ粒子りゅうし不ふ確定かくてい的てき動どう量りょう，而Δでるたx是ぜ不ふ確定かくてい的てき位置いち。Δでるたx较小，就意味いみ着ぎΔでるたp较大，即そく粒子りゅうし的てき動どう量りょう在ざい極度きょくど壓縮あっしゅく下か仍是極端きょくたん不ふ確定かくてい的てき。因よし此，即そく使つかい電でん漿的溫度おんど夠低，這些粒子りゅうし的てき平均へいきん移動いどう速度そくど仍然非常ひじょう快こころよ。這導致的結論けつろん是ぜ，即そく使つかい已やめ將はた物體ぶったい壓縮あっしゅく至極しごく小しょう的てき空間くうかん內，仍然需要じゅよう巨大きょだい的てき力量りきりょう來らい控ひかえ制せい粒子りゅうし的てき動どう量りょう。

不同ふどう於壓力りょく正せい比ひ於溫度おんど的てき古典こてん理想りそう氣體きたい（P = nkT/V，此處ここ的てきP是ぜ壓力あつりょく，V是ぜ體積たいせき，n是ぜ粒子りゅうし的てき數量すうりょう －典型てんけい的てき原子げんし或ある分子ぶんし，k是これ波なみ茲曼常數じょうすう，和わT是ぜ溫度おんど），簡併態たい物質ぶっしつ的てき壓力あつりょく與あずか溫度おんど的てき關聯かんれん非常ひじょう微弱びじゃく，特別とくべつ是ぜ，溫度おんど尚ひさし未み達たち到いた零れい度ど，或ある即そく使し已やめ在ざい絕對ぜったい零れい度ど。在ざい相對そうたい較低的てき密度みつど下か，完全かんぜん簡併態たい氣體きたい給きゅう出で的てき壓力あつりょく是ぜP = K(n/V)5/3
，此處ここらK取と決けつ於組成そせい氣體きたい粒子りゅうし的てき特性とくせい。在ざい非常ひじょう高だか的てき密度みつど，大だい多數たすう的てき粒子りゅうし被ひ迫せり進入しんにゅう 相對そうたい論ろん性せい動どう能のう量子りょうし狀態じょうたい，給きゅう出で的てき壓力あつりょく是ぜP = K′(n/V)4/3
，此處ここ的てきK′依然いぜん取と決けつ於組成そせい氣體きたい粒子りゅうし的てき特性とくせい[6]。

所有しょゆう物質ぶっしつ都と存在そんざい著ちょ正常せいじょう的てき熱ねつ壓力あつりょく和わ簡併壓力あつりょく，但ただし在ざい常見つねみ的てき氣體きたい，熱ねつ壓力あつりょく佔主導しゅどう地位ちい，而簡併壓力りょく可か以忽略りゃく不ふ計けい。同樣どうよう的てき，簡併態たい物質ぶっしつ仍然有ゆう正常せいじょう的てき熱ねつ壓力あつりょく，但ただし在ざい極きょく高だか的てき密度みつど下か，簡併壓力あつりょく通常つうじょう佔有主導しゅどう性せい。

引人注意ちゅうい的てき簡併態たい物質ぶっしつ例れい子こ包括ほうかつ中ちゅう微ほろ子こ、夸克、金屬きんぞく氫和わ白しろ矮星物質ぶっしつ。簡併壓力あつりょく有ゆう助じょ於固體こたい的てき常つね規ぶんまわし壓力あつりょく，但ただし是ぜ這些通常つうじょう不ふ被ひ認みとめ為ため是ぜ簡併態たい物質ぶっしつ，因いん為ため來き自じ原子げんし核かく的まと電でん斥力せきりょく，和わ來き自じ電子でんし之の間あいだ對たい核かく的てき遮さえぎ罩，為ため壓力あつりょく提供ていきょう了りょう重大じゅうだい的てき貢獻こうけん。在ざい金屬きんぞく，被ひ當とう作さく有效ゆうこう的てき導體どうたい來らい處理しょり，自由じゆう電子でんし被ひ單獨たんどく當とう成なり簡併態たい來らい對たい待まち，而大多數たすう的てき電子でんし仍被視し為ため佔據量子りょうし態たい而受到束縛そくばく。這與一いち顆白矮星的てき所有しょゆう電子でんし都と被ひ視し為ため佔有自由じゆう粒子りゅうし動どう量的りょうてき簡併態たい物質ぶっしつ，形成けいせい鮮明せんめい的てき對比たいひ。

簡併態たい氣體きたい

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相關そうかん條目じょうもく

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註解ちゅうかい

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  1. ^ H.S. Goldberg, M.D. Scadron. Physics of Stellar Evolution and Cosmology. Taylor & Francis. 1987: 202. ISBN 0-677-05540-4. 
  2. ^ An Introduction to Modern Astrophysics §16.3 "The Physics of Degenerate Matter – Carroll & Ostlie, 2007, second edition. ISBN 0-8053-0402-9
  3. ^ 3.0 3.1 see http://apod.nasa.gov/apod/ap100228.html （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
  4. ^ 4.0 4.1 Andrew G. Truscott, Kevin E. Strecker, William I. McAlexander, Guthrie Partridge, and Randall G. Hulet, "Observation of Fermi Pressure in a Gas of Trapped Atoms", Science, 2 March 2001
  5. ^ On Dense Matter （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）, R. H. Fowler, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 87 (1926), pp. 114–122.
  6. ^ Stellar Structure and Evolution section 15.3 – R Kippenhahn & A. Weigert, 1990, 3rd printing 1994. ISBN 0-387-58013-1

參考さんこう資料しりょう

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外部がいぶ連結れんけつ

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