statịstische Physịk

Teilgebiet der theoretischen Physik; beschäftigt sich mit der Behandlung einer sehr großen Zahl gleicher physikalischer Objekte, z. B. der Moleküle in einem Gas, mit Mitteln der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik. Die statistische Physik interessiert sich nicht für die Bewegung jedes einzelnen Teilchens, sondern nur für ihr mittleres Verhalten, z. B. die mittlere Geschwindigkeit. Sie sucht die makroskopischen Eigenschaften und Wirkungen abzuleiten, die eine Gesamtheit mikroskopischer Teilchen hervorruft, befasst sich also z. B. mit der Zurückführung der Begriffe und Gesetze der Wärmelehre auf mechanische Vorgänge und Gesetze. – Bei der klassischen oder Boltzmann-Statistik legt man die klassische Mechanik zugrunde. In der Quantenstatistik geht man von den quantenmechanischen Bewegungsgesetzen für das Verhalten mikroskopischer Teilchen aus. Für hohe Temperaturen und nicht zu große Dichten gehen die quantenstatistischen Gesetze in die der klassischen statistischen Physik über. Bei niedrigen Temperaturen werden experimentell Abweichungen von der klassischen statistischen Physik beobachtet (Gasentartung). Nach der Quantentheorie sind zwei Elektronen, zwei Moleküle u. Ä. grundsätzlich nicht streng unterscheidbar; bei naher Begegnung können sie sich gewissermaßen unkontrollierbar vertauschen. Bei der mathematischen Formulierung ist zu unterscheiden, ob die Teilchen dem Pauli-Prinzip unterworfen sind oder nicht. Dementsprechend gibt es zwei Quantenstatistiken: die Fermi-Dirac- und die Bose-Einstein-Statistik.