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क्वांटम सांख्यिकी

1926
  • Satyendra Nath Bose
  • Albert Einstein
  • Enrico Fermi
  • Paul Dirac
सेमीकंडक्टर भौतिकी और लेज़रों में क्वांटम सांख्यिकी अनुप्रयोगों पर केंद्रित अनुसंधान प्रयोगशाला।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

क्वांटम सांख्यिकी शास्त्रीय सांख्यिकी को संशोधित करती है यांत्रिकी समान कणों की अविभेदनीयता को ध्यान में रखते हुए, यह दो प्रकारों में विभाजित होता है: फर्मिऑन (इलेक्ट्रॉन जैसे अर्ध-पूर्णांक स्पिन कण) के लिए फर्मी-डिराक सांख्यिकी, जो पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं, और बोसॉन (फोटॉन जैसे पूर्णांक स्पिन कण) के लिए बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी, जो एक ही क्वांटम अवस्था में रह सकते हैं। यह अंतर कम तापमान और उच्च घनत्व पर महत्वपूर्ण है।

क्लासिकल मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन सांख्यिकी यह मानती है कि एक प्रणाली में कण भेदनीय होते हैं, जिसका अर्थ है कि सिद्धांत रूप में प्रत्येक कण को ​​लेबल किया जा सकता है और उसका पता लगाया जा सकता है। हालांकि, क्वांटम यांत्रिकी ने यह प्रकट किया कि समान कण मूल रूप से अविभेदनीय होते हैं। इससे सूक्ष्म अवस्थाओं की गणना के तरीके में गहरा परिवर्तन होता है। बोसॉन के लिए, कई कण एक ही ऊर्जा अवस्था में रह सकते हैं, जिससे सामूहिक व्यवहार की संभावना बढ़ जाती है। ऊर्जा [ε] वाली अवस्था की औसत अधिभोग संख्या बोस-आइंस्टीन वितरण द्वारा दी जाती है: [ε]n_i ε_BE = 1/e^{(ε)/k_B T} ε 1]। इससे कम तापमान पर बड़ी संख्या में कण मूल अवस्था में समाहित हो सकते हैं, जिससे बोस-आइंस्टीन संघनन बनता है।

फर्मिऑन के लिए, पाउली अपवर्जन सिद्धांत किसी भी दो समान कणों को एक ही क्वांटम अवस्था में रहने से रोकता है। यह "प्रतिकर्षी" सांख्यिकीय प्रभाव परमाणुओं की संरचना और पदार्थ की स्थिरता को जन्म देता है। औसत अधिभोग संख्या फर्मी-डिराक वितरण द्वारा दी जाती है: [latex]langle n_i rangle_{FD} = frac{1}{e^{(epsilon_i – mu)/k_B T} + 1}[/latex]। यह फलन हमेशा 1 से कम या उसके बराबर होता है। परम शून्य तापमान पर, फर्मिऑन सभी उपलब्ध ऊर्जा स्तरों को फर्मी ऊर्जा नामक अधिकतम ऊर्जा तक भर देते हैं। इससे एक "फर्मी सागर" बनता है और यही वह दबाव है जो श्वेत बौने तारों को गुरुत्वाकर्षण पतन से बचाता है। उच्च तापमान पर, दोनों क्वांटम वितरण शास्त्रीय मैक्सवेल-बोल्ट्जमैन वितरण में परिवर्तित हो जाते हैं।

UNESCO Nomenclature: 2211
ऊष्मागतिकी

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • प्लैंक का ब्लैक-बॉडी विकिरण का नियम, जिसमें फोटॉनों को अप्रत्यक्ष रूप से बोसॉन के रूप में माना गया था।
  • पाउली अपवर्जन सिद्धांत, जो फर्मी-डिराक सांख्यिकी का आधार है।
  • डी ब्रोगली की तरंग-कण द्वैत की परिकल्पना
  • शास्त्रीय मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन सांख्यिकीय यांत्रिकी

आवेदन

  • सेमीकंडक्टर भौतिकी और ट्रांजिस्टरों का संचालन
  • अतिचालकता और अतितरलता
  • श्वेत बौने और न्यूट्रॉन तारों का सिद्धांत
  • बोसोन के गुणों पर आधारित लेजरों का संचालन
  • बोस-आइंस्टीन संघनन

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: क्वांटम सांख्यिकी, फर्मी-डिराक, बोस-आइंस्टीन, फर्मियन, बोसॉन, पाउली अपवर्जन सिद्धांत, बोस-आइंस्टीन संघनन, क्वांटम यांत्रिकी।

ऐतिहासिक संदर्भ

क्वांटम सांख्यिकी

1924
1924
1925
1926
1927
1927
1930
1922
1924
1925
1926
1926
1927
1930
1930

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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