@Phillip (je hebt een epos gekregen, je zei dat je leergierig was, veel plezier)
Wederom heb ik mezelf weer eens verloren in een epos. Eerst probeer ik antwoord je vraag te geven.
De reden dat BEC zich zo vreemd gedraagt heeft te maken met bosonen (naar S. Bose, dezelfde die van het condensaat) en fermionen.
De tweedeling van deeltjes
Normaal kunnen identieke deeltjes (2 fotonen, 3 electronen, 5 atomen (nummers zomaar verzonnen, het maakt niet uit, als het maar hetzelfde type foton, electron of atoom (bijvoorbeeld natrium) is) in principe niet onderscheiden worden van elkaar. Als je twee atomen hebt, kan je ze niet van elkaar onderscheiden. Ik zou ze allebei kunnen omruilen en je zou nooit het verschil meerken. (beetje vergelijkbaar met die mensen op de markt die heel snel die bekertjes husselen waar een balletje onder ligt, het is gewoon niet te onderscheiden). Binnen die niet onderscheidbare theorie kan je twee deltjes verdelen Fermionen en de Bosonen. De wiskunde benodigd voor Fermionen is door Enrico Fermi bedacht en de statistiek benodigd voor Bosonen is door Satyendra Bose bedacht)
Wat is het verschil tussen bosonen en fermionen?
Bosonen hebben een hele integer spin waarde. Dus 0, 1, 2 enz. Bekende voorbeelden zijn gauge bosons, de dragers van krachten. (W bosonen voor zwakke kracht, gluonen voor de sterke kracht, photonen voor licht, enz.) Ook samen gestelde deeltjes zoals sommige kernen (ik geloof natrium) kunnen bosonen zijn, je moet gewoon de spins van de subdeeltjes bij elkaar optellen en als dat samen een integer is, dan heb je het over een boson.
Fermionen hebben een halve integer spin waarde. Dus 0.5, 1.5, enz. Voorbeelden van Fermionen zijn: electronen, protonen, neutronen, kwarks, enz.
Wat merk je van het verschil tussen bosonen en fermionen.
Een groot verschil tussen die twee categorien is dat Fermionen last hebben van Pauli's exclusion principle, en bosonen niet. Pauli zei dat twee fermionen nooit dezelfde kwantum getallen mogen hebben. Ik probeerde in een paar zinnen uit te leggen wat kwantum getallen zijn, maar dat is erg lastig. Zo summier als het gaat heb ik het onderaan gezet. Weet je wat kwantum getallen zijn kan je dat stuk overslaan. Het is hoe dan ook wel leuk om te weten. Als je het leuk vind kan je een keer als je niets te doen hebt in een weekend, het periodiek systeem opnieuw opstellen. Sorry je hebt een beerput opengetrokken die kwantum mechanica heet, je zei dat je leergierig was, ik wens je succes, en ik hoop dat ik het duidelijk heb uitgelegd, het koste wat moeite.
wat heeft Pauli en BEC met elkaar te maken.
Anyhow. Zodra je op een hele lage temperatuur komt, en de golflengtes gaan overlappen zoals ik in mijn vorige post heb uitgelegd, dan wordt het fermionische gedrag (electronen kunnen niet hetzelfde kwantumnummer delen) bosonisch (electronen kunnen nu ineens wel hetzelfde kwantumnummer delen). Plotseling vliegen alle electronen naar het laagste energie niveau (zie mijn uitleg hieronder, alles vliegt naar n=1, omdat alle electronen nu hetzelfde kwantumnummer mogen hebben). Hierdoor vind er dus geen energie uitwisseling meer plaats. Alle deeltjes gedragen zich als 1 klein deeltje dat de laagst mogelijk energie heeft.
Het kwantumnummer uitstapje:
Misschien het je je ooit eens afgevraagd waarom waterstof in het periodiek systeem helemaal links zit, en dan een hele tijd niets, en dan helium, en dan is ineens de rij vol, terwijl er in de rij eronder er al meer elementen kunnen. Dit heeft te maken met de kwantum staten. De eerste schil is na twee electronen vol. In de tweede schil kunnen al 8 electronen, vandaar dat in de tweede rij van het periodiek systeem er ook 8 kunnen. Waarom er in de eerste 2 kunnen en later meer heeft met de kwantum getallen te maken. Waarom die kwantum getallen zowerken voert misschien wat ver, maar het is wel leuk, dat je de volgende elementen (als je niets in je vakantie te doen hebt) kan voorspellen.
Er zijn 3 kwantum nummers. n (principal), l (angular), en m (magnetisch) Deze beschrijven de locatie, groote en uiterlijk van de electronen zwerm om een kern heen. n beschrijft de hoogte van de baan, dus welke schil. Daarmee beschrijft n ook de energie van het electron. Dit is belangrijk omdat je dan weet wat er gebeurt als er een foton wordt geabsorbeerd of welk type foton er wordt uitgezonden.
Het getal l beschrijft de vorm van de schil (niet echt belangrijk voor wat ik wil uitleggen, maar je wilde achtergrond info
.) l=0 maakt de zwerm rond, l=1 maakt hem polair (een soort achtje) en l=2 maakt de vorm klaverblad achtig, en zo komen er steeds meer wilde en exotische vormen. Je moet het maar eens voor je zien als je naar een houten tafel kijkt de volgende keer, allemaal enorm grote gave vormen.
Hier:
http://www.orbitals.com/orb/ov.htm is een programmaatje wat die orbitals kan maken, dan kan je er mee spelen.
en Hier:
http://www.orbitals.com/orb/orbtable.htm heb je een enorme tabel met orbitalen. Het hoekmoment van het electron is uit te rekenen met dit orbital kwantum getal.
Het getal m is de laatste dat is het magnetische kwantum getal. Dit getal word pas merkbaar als je een deeltje in een magneetveld stopt. Het getal m verteld iets over de orientatie van l binnen je magneetveld. Aangezien je draaimoment afhankelijk is van l zal deze bij een andere m zich anders gedragen dan bij weer een andere m.
Het energie niveau van een electron hangt vorral af van n en een beetje van l. (Alleen binnen een magneetveld begint m pas mee te spelen, dat is het Zeeman effect).
Verder kan een electron ook nog een spin hebben, die is of +0.5 of -0.5 (spin up en down respectievelijk). Eigenlijk dus 4 nummers.
Dan de spelregels:
Ze kunnen niet allemaal zomaar waardes aan nemen.
n = 1,2,3... (integers, niet negatief of 0)
l = 0,1,2,3,...n-1 (afhankelijk van n)
m = -l, (-l+1),...,-2,-1,0,1,2,..., (l-1), l (dus alle getallen van l, negatief en positief.)
ms (spin:)=+0.5,-0.5
Goed nu kan je het periodiek systeem, (grotendeels, hier en daar is het net wat anders) opbouwen.
We beginnen met n=1, dat betekent l en m zijn 0, dan kan de spin nog up of down zijn. Dus daar heb je je eerste rij, waterstof (1 electron, up of down), en helium (twee electronen, 1 is up de ander is down).
Dan ga je naar de volgende groep, die heeft n=2. Bij n=2, kan l de waardes 0 en 1 hebben, en dus kan m de waardes -1,0 en 1 hebben. Ok we kijken naar de volgende rij met n=2, dat betekent lithium, (De eerste schil zit vol, dus daar hoeven we niet meer naar te kijken, we gaan kijken naar de tweede schil. Dat betekent: het eerste electron in een nieuwe schil: n=2, l=0, m=0, ms=up of down).
Dan krijg je berrilium (n=1 zit vol, en we hebben nu twee electronen in de nieuwe schil. Dat betkent dus n=2, l=0, m=0 en de spin is voor de ene electron up en voor de andere down.)
Ik hoop dat je een beetje begrijpt wat ik bedoel. Nu n=2,l=0,m=0 vol zit met twee electronen en n=1 ook al vol zit, moeten we weer een stapje hoger, maar nu een substapje hoger, want l kan ook nog 1 zijn. Dus dan krijg je:
Boor: (n=2, l=1, m=-1, spin: up of down) (5 electronen)
Koolstof: (n=2, l=1, m=-1, spin: up EN down) (6 electronen)
Stikstof: (n=2, l=1, m=0, spin: up of down) (7 electronen)
Zuurstof: (n=2, l=1, m=0, spin: up EN down) (8 electronen)
Fluor: ((n=2, l=1, m=1, spin: up of down) (9 electronen)
Neon: (n=2, l=1, m=1, spin: up EN down) (10 electronen)
Zo zie je, je eerste schil had 2 electronen (dan is de schil vol en heb je een edelgas, want de stof kan niet reageren) De tweede schil kan 8 electronen herbergen. Nu aan jou om te bedenken hoeveel electronen de volgende schil kan herbergen.
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.
