Twierdzenie o (ekwi)partycji energii: klasyczne vs. kwantowe układy
W fizyce statystycznej układów klasycznych twierdzenie o ekwipartycji energii jest uniwersalne. Mówi ono, że dla układu cząstek w stanie równowagi termodynamicznej, średnia energia kinetyczna przypadająca na jeden stopień swobody jest taka sama i wynosi kT/2, gdzie k jest stałą Boltzmanna oraz T jest temperaturą układu. Taki układ może być zbudowany z dowolnej liczby cząstek, cząstki mogą oddziaływać między sobą w dowolny sposób, mogą też dowolnie oddziaływać z otoczeniem. Ale czy istnieje odpowiednik tego twierdzenia dla układów kwantowych? Po ponad 100-letniej historii mechaniki kwantowej, odpowiedzi na to pytanie nie było. Jednak wiadomo było, że twierdzenie to nie jest spełnione w świecie kwantowym. Dopiero w 2020 roku, 120 lat po pracy Plancka, podano uniwersalną formułę dla średniej energii kinetycznej dowolnego układu kwantowych cząstek w stanie równowagi termodynamicznej.
Jerzy Łuczka
Specjalność: klasyczna i kwantowa fizyka statystyczna. Studia fizyki na Uniwersytecie A. Mickiewicza (1971-74) oraz fizyki teoretycznej na Uniwersytecie Śląskim (1974-76). Doktorat 1981, habilitacja 1990, tytuł profesora 1996. Dyrektor Instytutu Fizyki (2002-2005) Od 2000 – Fellow of the Institute of Physics (Wielka Brytania); od 2016 – członek Polskiej Akademii Umiejętności; edytor European Physical Journal B (2011-2019) oraz Scientific Reports (od 2019); przewodniczący Statistical and Nonlinear Physics Division Europejskiego Towarzystwa Fizycznego(2012-2015); członek Rady Narodowego Centrum Nauki (2018-2022).