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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。

A 回答 (4件)

#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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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/1005/10052/1005238 …

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。
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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?
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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。

参考URL:http://www.jst.go.jp/pr/announce/19991217/index. …
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