理想原子气体中光子的 Bose-Einstein 凝聚

我们研究了与无相互作用气体原子处于热平衡状态的光子的 Bose-Einstein 凝聚特性。获得了所研究系统热平衡的一般方程。我们考察了这些方程在高温情况下的解，此时系统的原子组分可视为非简并的理想原子气体，而光子组分可形成具有 Bose 凝聚的状态。推导了跃迁温度的超越方程以及所考虑系统中凝聚光子密度的表达式。我们还获得了临界温度方程在若干特例下的解析解。揭示了光子 Bose 凝聚的两种机制，它们在跃迁温度对泵入系统的总光子密度的依赖性质上存在显著差异。在一种情况下，这种依赖关系是传统的分数幂律，而在另一种情况下则是对数律。应用数值方法，我们确定了不同凝聚机制的存在边界和实现条件，这些条件取决于所研究系统的物理参数。我们还表明，对于大范围与光子处于平衡的物理系统（从碱金属超冷气体到某些类型的理想等离子体），光子的凝聚应按照对数机制发生。