个无相互作用的全同玻色子体系的波函数
设有 个全同玻色子,分布于 单粒子态 上。 个玻色子处于 态上, 。因为可以有任意数目的玻色子处于相同的单粒子态,
可以为0,可以为1,大于1,或等于 。此时,处于同一态上的玻色子自动是对称的。因此只要将不同态上的粒子对称化就可以了。这样, 个全同玻色子的态函数就可表示为
(7.6.11)
这里的P表示只对处于不同单粒子态上的粒子进行对换,这样得到的求和式中的各加项必正交且归一(设 )。例如,
。
在同一个态的 个粒子相互对换,这一项不变。例如,
。
这种置换共有 。由此,通过不同态中粒子置换得到的求和中的项数就是
(7.6.12)
个。如此,归一化的对称波函数可表为
(7.6.13)
例如
描述全同粒子体系的量子态的更简洁的形式是所谓二次量子化方法。这将在‘高量’中讨论。
4.全同粒子体系可能状态的数目
设有 个全同粒子分布在 个可能的单粒子态上。显然,有多少分布方式就有多少种状态。
对于费米子,显然 是必须的。这时体系有 个可能状态。
对于玻色子,可由以下考虑得到。将可能的单粒子态看作篮子,而玻色子看作全同的球。将左边第一个位置放一个篮子(任一个),将其余 个篮子及 个球完全任意地在其右边排成一排。这种排列数是 。这些排列方式中有许多是重复排列。其中 个球任意重新排列不改变排列方式,这种排列有 种; 个篮子任意重新排列也不改变排列方式, 个篮子任意排列的方式有 种。因此不同的排列方式有
(7.6.14)
种。将篮子后面球的个数看作一个态上的粒子数,则每种排列方式就都对应体系的一个状态。这样体系就有 种可能状态。例如,有4个单粒子态,三个全同玻色子。则体系有
个可能的单粒子态。