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Bose凝縮
ボーズ粒子は低温でボーズ凝縮を起こします。 このとき条件として化学ポテンシャルが0を要請します。 一方光子はボーズ粒子であり化学ポテンシャルが0です。 光子はボーズ凝縮するんでしょうか?? お願いします。
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＃２さん> 光子は粒子数が変化できるので、 そのまま温度を下げていくと Bose凝縮する前に粒子数がほぼ零になってしまいそうな気がしますが、 でしゃばって私なりの回答を書かせていただけば、 「光は温度を下げる必要はないのです。」 物質でBose凝縮を起こさせるために温度を下げるのは ある温度以下で化学ポテンシャルがゼロになるのですが、光の場合はどんな温度でも常にゼロです。 光子は常にBose凝縮しているのです。 それじゃ凝集しているエネルギーが一番低い状態はなにかというと、調和振動子（ｎ＋1/2)のｎ＝０の状態です。 真空のゼロ点振動です。常にこのモードが凝集していうわけですが、観測する手段がありません。 私もNo.2,3さんと同様にレーザーは似てるかもしれませんが、Bose凝縮だと思いません。 Bose凝縮は少なくとも最初の定義として、熱平衡での話しです。レーザーは熱平衡ではありません。 最近の原子レーザーというのは、定義が拡張されているのか、よくわかりません。
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- YHU00444
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横レスですが、レーザーとBECの関係は↓が詳しい様です。 http://natto.2ch.net/sci/kako/1005/10052/1005238451.html 要約しますと、レーザー装置内の光学装置も含めて一つの系と見なして、その系での光の式を記述すると、ある適当な近似（原子の平均場近似）の下でギンツブルグ・ランダウ方程式と同型になる（のでBECと見なせる）、ということらしい。 ただ、私自身としては、それはあくまでレーザーの系がBECと同様に振る舞うという話で、それをもって真空中の光子までBECの何のと言ってしまうのはさすがに無理があるだろう、と。 真空中の光子に関しては、やはりANo.2のご回答のとおりで、BECは光子のエネルギーゼロのトリビアルな状態と見るのが正解だと思います。
- nomercy
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ANo.1に対して質問なのですが、 光子は粒子数が変化できるので、 そのまま温度を下げていくと Bose凝縮する前に粒子数がほぼ零になってしまいそうな気がしますが、 この点はどうなのでしょうか？
- ojisan7
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光子のボーズ凝縮したものが、「レーザー」だという解釈ができるのではないでしょうか。逆に、気体原子をBose凝縮したものが、最近話題の「原子波レーザー」ですね。
