Термодинамика и статистическая физика. Розман Г.А. - 128 стр.

                                                                   128
      Выше мы отмечали, что к бозонам относятся элементарные частицы
или их системы (атомы), суммарный спин которых измеряется в целых чис-
лах в единицах постоянной Планка.
      Выясним, какой знак должен иметь химический потенциал μ у бо-
зонов. Для этого положим Е=0. В этом случае формула (100) дает для
функции статистического распределения отрицательное значение (если
считать μ > 0 ), что бессмысленно по смыслу этой величины (кстати, эта
функция совпадает со средним значением числа частиц в рассматривае-
мом состоянии, которое также не может быть отрицательным числом).
Чтобы преодолеть возникшее затруднение, достаточно предположить,
что у бозонов μ ≤ 0.
       Покажем, что система бозонов обладает удивительным свойством,
которое проявляется макроскопически, несмотря на то, что оно (это свой-
ство) связано с чисто квантовой природой микроскопических частиц,
образующих бозе – систему. Речь идет о так называемой “конденсации”
бозе – газа.


                   “Конденсация” бозе – газа

     Бозоны, имеющие целочисленный спин в единицах постоянной
Планка (фотоны, пи – мезоны, фононы – квазичастицы, сопоставляе-
мые так называемым “нормальным” колебаниям, возникающих в твер-
дых телах, атомы Не и др.) не подчиняются принципу Паули. Поэтому
для них нет запрета занимать в любом количестве одно и то же энерге-
тическое состояние. Рассмотрим это свойство бозонов на примере пове-
дения жидкого гелия. В 1908 году голландскому ученому Камерлинг –
Оннесу впервые удалось превратить газообразный гелий в жидкость при
Т=4,2 К. Оказалось, что жидкий гелий является чисто квантовой жид-
костью и при нормальном давлении не отвердевает даже при охлажде-
нии вплоть до абсолютного нуля температуры. Только при давлении в
25 атмосфер удалось получить твердый гелий. В 1938 году советский
физик, будущий лауреат Нобелевской премии (1978г), академик, Герой
социалистического труда Петр Капица обнаружил, что при температу-
ре 2,19 К жидкий гелий теряет вязкость и может покинуть сосуд через
любое малое отверстие. С другой стороны, в опытах по измерению вяз-
кости при помощи крутильных колебаний маятника, получался отлич-
ный от нуля результат. Есть у гелия ниже указанной выше температуры