Fock-Zustand

Fock-Zustände (benannt nach dem Physiker Wladimir Alexandrowitsch Fock) sind in der quantenmechanischen Vielteilchentheorie und Quantenfeldtheorie Zustände bestimmter Teilchenzahl im Fock-Raum, die dort als Basis dienen können.

Wignerfunktion eines Fock-Zustandes mit n=2 im Phasenraum.

Allgemein wird bei Teilchen unterschieden zwischen

Fermionen (mit halbzahligem Spin) und
Bosonen (mit ganzzahligem Spin).

Sie unterscheiden sich wesentlich durch die Vertauschungsrelationen der sie darstellenden Operatoren, ihre Quantenstatistik:

Fermionen (wie das Elektron) können nach der Fermi-Dirac-Statistik einen Zustand mit gleichen Quantenzahlen (wozu auch ihre Spinausrichtung zählt) im Fock-Raum entweder gar nicht oder nur einmal besetzen
bei Bosonen (wie Photonen oder Phononen) gibt es nach der Bose-Einstein-Statistik keine Beschränkung für die Anzahl der Teilchen in einem bestimmten Zustand.

Zustände im Fock-Raum werden mit Hilfe von Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren aufgebaut. Man spricht auch von Besetzungszahl-Darstellung oder Zweiter Quantisierung.

Im Fock-Raum lassen sich auch Zustände konstruieren, in denen die Teilchenzahl nur im Mittel vorgegeben ist und um den Mittelwert schwanken kann, zum Beispiel kohärente Zustände in der Laserphysik.

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