О влиянии внутренней структуры атома на бозе-эйнштейновскую конденсацию в идеальном газе водородоподобных атомов

Бозе-эйнштейновская конденсация

Анотація

Изучены особенности бозе-конденсации в равновесном идеальном газе, состоящем из заряженных фермионов двух сортов и их связанных состояний - водородоподобных атомов, при наличии равновесия между фотонами и веществом. Показано, что основное влияние в этих условиях на явление бозе-эйнштейновской конденсации (БЭК) оказывает существование уровней, связанных со сверхтонким расщеплением основного состояния водородоподобного атома. На основе учета эффектов, обусловленных дополнительным расщеплением уровней сверхтонкой структуры основного состояния во внешнем однородном постоянном магнитном поле (эффекты Зеемана, Пашена-Бака), найдены зависимости критической температуры и плотности конденсата от напряженности магнитного поля. Обнаружено, что в условиях полного статистического равновесия в системе конденсат образуется только атомами, которые находятся в состоянии с наименьшей энергией. Показано, что в случае отсутствия равновесия между излучением и веществом систему в области сверхнизких температур и малых плотностей можно рассматривать как многокомпонентный идеальный газ водородоподобных атомов. Установлено существование иерархии температур индивидуального перехода каждого из компонентов к состоянию с БЭК. Найдены выражения для критических температур и плотностей числа частиц в конденсате для каждого из компонентов системы.