El principio de exclusión de Pauli establece que dos fermiones no pueden compartir estados cuánticos idénticos. Los bosones , por otro lado, no enfrentan tal prohibición. Esto permite que múltiples bosones ocupen esencialmente el mismo espacio, un fenómeno que se ha teorizado como responsable de la superconductividad . Sin embargo, los bosones no ocupan exactamente el mismo espacio, como puede observarse fácilmente por el hecho de que un condensado de Bose-Einstein no colapsa en una singularidad.
Los dos ejemplos bastante inusuales citados anteriormente son inherentes a los sistemas de baja energía. una gran colección de C (por ejemplo, en un diamante) no muestra un comportamiento particularmente inusual. Esto me lleva a plantear la hipótesis de que la distribución de energía del sistema es en gran parte responsable de mantener separados a los bosones. Sin embargo, dada la naturaleza bastante básica de la pregunta, pensé que alguien aquí probablemente sabría la respuesta "correcta". Entonces,
¿Qué impide que los bosones ocupen el mismo lugar?
Er... nada impide esto. Eso es lo que es un condensado de Bose-Einstein : muchos bosones en el mismo lugar y estado cuántico.
Estás observando que el estado no está perfectamente localizado, pero eso es una consecuencia de que el estado no es exactamente impulso cero. En última instancia, el principio de Heisenberg pone un límite inferior a cuán localizados podrían estar.
Si los bosones son objetos compuestos (como los átomos de helio, digamos), entonces puede escribir el estado en términos de sus partes constituyentes y los bits fermiónicos deben obedecer el principio de Pauli.
Esto es realmente solo un comentario a la respuesta de dmckee, pero se hizo un poco largo para un comentario.
El problema con tu pregunta:
¿Qué impide que los bosones ocupen el mismo lugar?
es que ninguna partícula tiene una posición definida con precisión. Recuerde que cuando llegamos al tamaño de los átomos, etc., las partículas no tienen una posición. Se describen mediante una función de onda que puede estar localizada en el espacio hasta cierto punto, pero nunca localizada en un solo punto. Como dice dmckee, el principio de incertidumbre de Heisenberg evita que una partícula se localice en un punto, a menos que esté preparado para permitir que el impulso se vuelva infinitamente incierto, ¡en cuyo caso todo se convierte en un agujero negro!
En un BEC, todos los átomos están en el mismo estado cuántico, pero ese estado solo se localiza en el tamaño del aparato experimental. En principio, se podría reducir el tamaño del condensado, pero sospecho que la mayor incertidumbre en el impulso dificultaría mantener la coherencia del condensado y se dividiría en átomos individuales de diferentes energías.
AdamRedwine