重力場約束下費米體系的熱力學性質研究.pdf

1、近年來，研究外勢及相互作用同時對熱力學系統(tǒng)的影響已成為熱門課題．特別是對諧振勢約束下的量子系統(tǒng)進行了較為深入的研究，取得了一系列的成果．然而，重力場是一種常見而又重要的勢場，研究重力場中弱相互費米系統(tǒng)的熱力學性質，具有重要的理論價值和實際意義．本論文運用量子統(tǒng)計中的若干方法，研究了均勻重力場中理想費米氣體和弱相互作用費米氣體的熱力學性質，以及弱相互作用費米氣體的穩(wěn)定性條件，著重分析外勢及粒子間的相互作用對體系性質的影響． 首先，

2、用半經典(托馬斯一費米)近似法，研究了有限均勻重力場中理想費米氣體的熱力學性質，導出了總能、費米能、化學勢和熱容量的一般解析表達式，并且給出了化學勢、熱容量在高溫和低溫近似下的表達式，然后以電子氣為例進行了具體計算．把這些結果和自由體系相應的熱力學量進行了比較，探討了有限重力勢場對體系性質的影響． 其次，根據(jù)半經典近似法和局域密度近似法(LDA)，分別研究了無限均勻重力場中理想費米氣體和弱相互作用費米氣體的低溫(低于費米溫度)性

3、質，得到了一些重要熱力學量的一般解析表達式，分析了系統(tǒng)的粒子數(shù)和能量密度的空間分布規(guī)律．對自由費米體系、均勻重力場中理想費米體系和弱相互作用費米體系進行了分析比較，探討了重力勢場及粒子間的相互作用對體系性質的影響．在此基礎上，進一步研究了重力勢場中弱相互作用費米系統(tǒng)在高溫(高于費米溫度)條件下相應的性質，得到了一系列與低溫情況不同的結果． 然后，在局域密度近似的框架內得到重力場中弱相互作用費米氣體的總能．運用穩(wěn)定性的能量最低原理