Science >> Wetenschap >  >> Energie

Zijn er deeltjes zonder kinetische energie?

In de klassieke natuurkunde hebben alle deeltjes volgens de equipartitiestelling een kinetische energie die niet nul is bij een temperatuur die niet nul is.

In de kwantumfysica kunnen deeltjes inderdaad nul kinetische energie hebben. Een voorbeeld is een deeltje in een gebonden toestand, zoals een elektron in een atoom. Wanneer het deeltje zich in de laagste energietoestand bevindt, bekend als de grondtoestand, is de kinetische energie nul. Dit komt omdat het onzekerheidsprincipe stelt dat het product van de onzekerheid in positie en de onzekerheid in momentum niet kleiner kan zijn dan een bepaalde waarde. In de grondtoestand wordt de onzekerheid in de positie geminimaliseerd, dus de onzekerheid in het momentum moet worden gemaximaliseerd. Dit betekent dat het deeltje geen goed gedefinieerd momentum kan hebben en dat de kinetische energie daarom nul is.

Een ander voorbeeld van deeltjes zonder kinetische energie is Bose-Einstein-condensaat (BEC). BEC is een toestand van materie die optreedt wanneer een gas van bosonische atomen wordt afgekoeld tot zeer lage temperaturen. Bij deze temperaturen verliezen de atomen hun individualiteit en gedragen ze zich als een enkele macroscopische golffunctie. Het condensaat heeft nul kinetische energie omdat alle atomen zich in dezelfde kwantumtoestand bevinden.