Квантовий газ

Квантовий газ — це розріджений газ, що складається з частинок, довжина хвилі де Бройля яких значно перевищує радіус їхньої взаємодії. Умова розрідженості газу ($na^{3}\ll 1$, де $n$ — концентрація газу, $a$ — довжина розсіювання частинок, що характеризує радіус їхньої взаємодії) означає, що квантовий газ є майже ідеальним газом із розподілом частинок за енергіями близьким до того, який дає статистика Бозе-Енштейна або Фермі-Дірака , залежно від спіну частинок. Де-Бройлівська довжина хвилі $\Lambda \sim {\frac {\hbar }{\sqrt {2m\epsilon }}}$, ($\epsilon$ — характерна енергія частинки з масою $m$). Тому умова $\Lambda \ll a$веде до наступного обмеження на температуру $T$ квантового газу:

$kT\ll {\frac {\hbar ^{2}}{ma^{2}}}=kT_{*}$

Ця умова найменш жорстка для ізотопів водню й гелію, для яких $T_{*}\sim 1K$. Для важчих елементів обмеження накладається не лише на температуру, але й на густину газу, оскільки температура має бути вищою за температуру конденсації газу, а це можливо лише за малої густини.

Поняття квантового газу застосовують для газу електронів, або квазічастинок твердого тіла. Про неідеальні квантові гази див. Фермі-газ, Бозе-газ, Квантова рідина

Література

• Физическая энциклопедия. Т.2. Гл.ред. А. М. Прохоров. М.:Сов.энциклопедия. 1988.