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Particle fluctuations in systems with Bose–Einstein condensate

玻色-爱因斯坦凝聚体 物理 粒子(生态学) 爱因斯坦 量子电动力学 统计物理学 量子力学 地质学 海洋学
作者
V. I. Yukalov
出处
期刊:Laser Physics [IOP Publishing]
卷期号:34 (11): 113001-113001
标识
DOI:10.1088/1555-6611/ad8221
摘要

Abstract Particle fluctuations in systems, exhibiting Bose–Einstein condensation, are reviewed in order to clarify the basic points that attract high interest and often confront misunderstanding. It is explained that the so-called ‘grand canonical catastrophe’, claiming the occurrence of catastrophic particle fluctuations in the condensed phase, treated by grand canonical ensemble, does not exist. What exists is the incorrect use of the grand canonical ensemble, where gauge symmetry is not broken, while the correct description of the condensed phase necessarily requires gauge symmetry breaking. The ideal Bose gas has no catastrophic condensate fluctuations, and moreover there are no condensate fluctuations at all, as soon as gauge symmetry is broken. However it does have anomalous fluctuations of uncondensed particles, which implies its instability. For interacting particles, there are no condensate fluctuations, as soon as gauge symmetry is broken, and anomalous fluctuations of uncondensed particles, when correctly calculated, do not appear. Particle fluctuations in the systems of trapped atoms are discussed. Canonical ensemble and grand canonical ensemble with broken gauge symmetry are equivalent with respect to the number of particle scaling.

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