Квазичастицы

Итак, фотон всегда находится в движении и не обладает массой покоя. Этим он существенно отличается от электрона, протона и некоторых других элементарных частиц. Поэтому фотон часто называли квазичастицей, что вряд ли оправдано в наше время, когда в физике высоких энергий исследуются не менее экзотические частицы. В частности, напомним, что нейтрино также всегда движется со скоростью с и не имеет массы покоя ". [c.446]

В шестидесятые годы были открыты резонансы — квазичастицы (короткоживущие образования, возникающие при взаимодействии элементарных частиц), проводится интенсивное их исследование. Было доказано существование двух видов нейтрино и антинейтрино, обнаружена симметрия в свойствах сильно взаимодействующих частиц и резонансов. [c.14]

Помимо отсутствия вязкости, сверхтекучее движение жидкости обладает еще и следующими двумя важнейшими свойствами оно не сопровождается переносом тепла и всегда потенциально. Оба эти свойства тоже следуют из микроскопической теории, согласно которой нормальное движение жидкости представляет собой в действительности движение газа возбуждений напомним, что коллективное тепловое движение атомов квантовой жидкости можно рассматривать как совокупность отдельных элементарных возбуждений, ведущих себя как некоторые квазичастицы, движущиеся в занимаемом жидкостью объеме и обладающие определенными импульсами и энергиями. [c.708]

Третья часть книги посвящена ядерным силам и элементарным частицам. Здесь рассмотрены опыты по нуклон-нуклонным рассеяниям и свойства ядерных сил рассеяние быстрых электронов на ядрах и протоне и структура нуклонов свойства х- и я-мезонов и вопрос об изотопической инвариантности ядерных взаимодействий свойства и систематика странных частиц получение и свойства антинуклонов и других античастиц и свойства нейтрино и антинейтрино цикл вопросов, связанных со свойствами слабого взаимодействия, и, наконец, вопрос о квазичастицах (резонансах). [c.12]

В самые последние, шестидесятые, годы наиболее интересными результатами являются открытие и изучение резонансов (квазичастиц), доказательство существования двух видов нейтрино (и антинейтрино), обнаружение симметрии в свойствах сильновзаимодействующих частиц и резонансов, открытие несохранения комбинированной четности в распаде К -мезонов и синтез элемента 104. [c.24]

Простейшим примером ядерного взаимодействия является сильное притяжение между нуклонами, находящимися на очень малых (10 см) расстояниях друг от друга внутри атомного ядра. В дальнейшем (часть третья) мы узнаем, что существуют и другие частицы (я- и /С-мезоны, гипероны, антинуклоны, антигипероны, квазичастицы, или резонансы), которые также участвуют в сильном ядерном взаимодействии. Переносчиками ядерного взаимодействия, т. е. ядерными квантами, являются я-ме-зоны (см. 79). [c.201]

Подробно взаимодействие нейтронов со средой (в том числе ядерные реакции под действием нейтронов) будет рассмотрено во второй части книги. Там же будут разобраны ядерные реакции под действием заряженных частиц и у-квантов. Наконец, в части третьей будут рассмотрены некоторые вопросы рассеяния протонов, нейтронов и электронов, особенности взаимодействия со средой нейтрино (и антинейтрино), мезонов (jx, я и /С), гиперонов, антинуклонов, антигиперонов и квазичастиц. [c.203]

В связи с этим резонансы можно считать некими самостоятельными образованиями типа квазичастиц с очень малым, но [c.589]

Таким образом, максимум в сечении (я — р)-рассеяния можно истолковывать как появление нестабильной частицы — резонанса с вполне определенными свойствами массой, зарядом, спином, изотопическим спином и др. Правильность подобной интерпретации была подтверждена тем, что впоследствии Д-резонанс обнаружили не только как максимум в сечении (я — р)-рассеяния, но и как квазичастицу, рождающуюся вместе с обычными частицами или другими резонансами в (я — р)-, К — р)-и других взаимодействиях [c.661]

В такой форме (нестабильные частицы, рождающиеся во взаимодействиях) резонансы были обнаружены для яЛ, пК, 2я, Зя и многих других систем из сильновзаимодействующих частиц. Эти резонансы получили соответственно названия Y -, К -, р-, (о-резонанса. Каждый из них при своем образовании и распаде ведет себя как единая элементарная частица (квазичастица) с вполне определенными свойствами электрическим и ба- [c.661]

Разумеется, ввиду очень небольшого времени жизни квазичастицы распадаются как только выходят за пределы области ядерного взаимодействия, при котором они возникли. Поэтому наблюдать их обычным способом (например, по пробегу в камере) нельзя. В связи с этим все сведения о квазичастицах получаются в результате анализа поведения продуктов их распада. [c.662]

С учетом квазичастиц (резонансов) элементарных частиц насчитывается так много , что элементарность большей части из них, а, может быть, даже и всех, вызывает сомнение. Во всяком случае видна тесная связь между отдельными частицами, которая проявляется как во взаимных превращениях, переходах частиц в процессе их взаимодействия и распада, так и в наличии у них многих общих свойств. [c.662]

Существует ряд общих принципов, сближающих свойства отдельных частиц и квазичастиц. Это, например, принцип зарядового сопряжения, согласно которому каждой частице и квазичастице соответствует античастица принцип изотопической инвариантности, накладывающий очень заметный отпечаток на [c.662]

Кроме обычных элементарных частиц, время жизни которых определяется их нестабильностью относительно электромагнитного (х сек) и слабого (t lO сек) процессов распада, в настоящее время открыто несколько десятков весьма короткоживущих (t 10 сек) квазичастиц, или резонансов, нестабильных относительно сильного взаимодействия. Резонансы, как и обычные частицы, характеризуются массой, барионным зарядом, спином, электрическим зарядом, изотопическим спином, четностью, странностью. Единственным отличием их от обычных сильновзаимодействующих частиц (мезонов и барионов) является очень малое время жизни из-за быстрого распада. Если сравнение резонансов с обычными частицами производить в преде- [c.703]

Каскадный гиперон (S) 603, 609 Квазистационарное состояние 331 Квазичастицы 589, 660 Кварки 692 Керн нуклона 532, 658 Кинетическая энергия относительная 219, 263 [c.716]

Однако в отличие от полупроводников во многих диэлектриках подвижность электронов и дырок чрезвычайно мала в сотни и даже в тысячи раз ниже, чем в полупроводниках. Столь низкие значения подвижности связаны с тем, что электроны находятся в этих веществах в связанном состоянии, образуя квазичастицы— поляроны. [c.273]

Во взаимодействиях второго типа энергия фотона передается твердому телу, в результате чего могут генерироваться различные квазичастицы. Эти взаимодействия условно можно разделить на две группы неэлектрические (А) и электрические (В). [c.304]

Группу А составляют явления, в которых в результате взаимодействия фотонов с твердым телом рождаются квазичастицы, не имеющие электрического заряда — фононы, экситоны, другие фотоны. [c.304]

Магноны, как и другие квазичастицы, вносят вклад в теплоемкость, в рассеяние электронов и т. п. [c.341]

В квантовой теории энергию звуковых колебаний рассматривают как некоторые квазичастицы — фононы. Энергия фонона e = /lv, где й — постоянная Планка V — [c.124]

ГЛАВА 6 КВАЗИЧАСТИЦЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ И ФОТОНЫ [c.127]

Тепловые колебания кристаллической решетки. Фононы 129 6.2. Электроны проводимости и дырки 139 6.3. Твердое тело как газ квазичастиц 146 6.4. Фотоны и квазичастицы [c.127]

Во многих случаях можно рассматривать взаимодействие фотонов с атомами и молекулами вещества, как если бы последние были свободны или по крайней мере изолированы. Однако в тех случаях, когда квантово-оптические явления происходят в твердых телах, необходимо принимать во внимание электронные и другие коллективные движения в кристалле. Этим коллективным движениям сопоставляют своеобразные кванты , называемые квазичастицами или элементарными возбуждениями. Кристалл уподобляют газу таких квазичастиц. Квантово-оптические явления в твердых телах рассматривают, исходя из взаимодействия фотонов с указанными квазичастицами. [c.129]

Твердое тело как газ квазичастиц [c.146]

Типы квазичастиц. Атомная динамика идеального (беспримесного, бездефектного) кристалла описывается коллективными волновыми движениями. С квантовой точки зрения эти движения эквивалентны газу неких частиц, энергия е и импульс р которых выражаются через частоту волн и волновой вектор с помощью известных соотношений е=Ай и p=flq. Частицы, сопоставляемые с коллективными волновыми движениями в кристалле, называют квазичастицами. Формально мы получаем квазичастицы, производя квантование волн, распространяющихся по кристаллу. Представление кристалла в виде газа квазичастиц составляет сущность метода квазичастиц (метода элементарных возбуждений). Этот метод является основным в современной теории твердого тела он позволяет свести крайне сложную динамику огромного коллектива взаимодействующих реальных частиц (атомов кристалла) к относительно простой динамике газа квазичастиц. [c.146]

Коллективные движения в кристалле имеют разную физическую природу. В соответствии с этим различают разные типы квазичастиц. Их можно разбить на две группы квазичастицы коллективного происхождения и квазичастицы индивидуального происхождения. В первом случае квазичастицы не имеют, по сути дела, ничего общего с отдельными реальными частицами появление каждой такой квазичастицы обусловлено движением фактически всего коллектива реальных частиц. Во втором случае квазичастица имеет своим прообразом реальную частицу, характеристики которой изменяются в результате ее обобществления кристаллом. [c.146]

С тепловыми колебаниями кристаллической решетки связаны нормальные волны. Фактически к ним относятся и звуковые волны. Квантование этих волн приводит к квазичастицам, называемым фононами (см. 6.1). В упорядоченной магнитной структуре, например в ферромагнетике, возникают коллективные движения в виде так называемых спиновых волн они связаны с распространяющимися по кристаллу изменениями ориентации спиновых моментов [c.146]

С учетом квазичастиц разного типа можно представить энергию кристалла в виде [c.147]

Индексы t и / фиксируют тип квазичастиц — энергия газа квазичастиц t-ro типа, W — энергия взаимодействия квазичастиц i-ro и /-го типов (в частном случае t=/). [c.147]

При условии относительной слабости теплового возбуждения кристалла (не слишком высокие температуры) коллективные движения в нем могут рассматриваться в первом приближении как невзаимодействующие. В этом случае газ квазичастиц описывается моделью идеального газа иными словами, энергией взаимодействия квазичастиц можно пренебречь. Предположив идеальность газа квазичастиц, представим энергию кристалла в виде [c.147]

Здесь, напоминаем, v,(e) — среднее число квазичастиц t го типа в состоянии с энергией е, G,(e) de — число состоя ний квазичастицы г-го типа с энергиями от е до e+de Функцию G (e) называют спектром квазичастиц г-го типа [c.148]

Квазичастицы и реальные частицы. В отличие от реальных частиц квазичастицы существуют только в дискретном пространстве, в периодической структуре кристалла. Они существуют постольку, поскольку существует сама структура. Их нельзя вынуть из кристалла. С разрушением кристалла они исчезают. [c.148]

Дискретность пространства квазичастиц приводит к тому, что их импульс принимает физически различные значения лишь в пределах зоны Бриллюэна. Иными словами, импульс квазичастицы определен с точностью до слагаемого, [c.148]

За последние 5—6 лет открыт ряд новых квазичастиц (резо-nan iHiix состояний) с необычайно малым временем жизни, порядка 10 — 10 сек. В этом случае даже не удается зафиксировать следы частиц и об их существовании можно заключить лишь из косвенных соображений, из анализа поведения продуктов их распада. Об этих частицах идет речь как о резонансных или возбужденных состояниях. В настоящее время показано существование до 150 резонансных состояний, или квазичастиц. [c.340]

Капельная мoдeJП5 ядра 171 — 173 Квазичастицы 377 Кварки 389—390 Керн нуклона 3()7 [c.393]

В неограниченной пластинке, подверженной действию одноосного растяжения напряжением о на бесконечности, распространяется трешина (у=(), 1 х < /) в закритическом состоянии. В критический момент напряжение а - Go длина трещины 21 = 2/. Требуется определить закон изменения напряжения, при котором конец трещины из критического положения х(0) = /о (в момент времени t = 0) перейдет в заданное положение x(ii) = h (в момент времени t = ti), где и остановится. В качестве управления принимаем искомое напряжение, симметрично о] раниченной в пределах 1 aj Оо Коней трещины считаем некоторой квазичастицей - креконом [171], масса Шо которого здесь принята постоянной. Примем также в этом примере, что сила, действующая на креком, пропорциональна напряжению, т.е. G = РоСТ Таким образом, записав для крекона первый закон движения Ньютона можно решать вопросы роста трещины. Закон движения крекона [c.329]

Ядерное взаимодействие — наиболее сильное взаимодействие в природе, отсюда и его название. Оно может проявляться как в форме процессов непосредственного взаимодействия (рассеяние на ядерных силах, ядерные реакции, т. е. захват одних частиц с образованием других), так и в форме процессов распада (распад квазичастиц). Сильные процессы непосредственного взаимодействия характеризуются очень больши.ми сечениями (10-27—10-24 см ), а процессы распада— очень малыми временами (10-2 —10 2 сек). [c.201]

Тя, т. е. некая квазисвязанная система из л-мезона и нуклона, существующая хотя и очень малое, но конечное (т ф 0) время. Эта система называется резонансом, нестабильной частицей, квазичастицей. Энергия резонанса однозначно определяется релятивистски инвариантным выражением [c.660]

Поскольку свойства электронов с отрицательной эффективной массой очень сильно отличаются от свойств нормальных электронов, их удобнее описывать, пользуясь представлением о некоторых квазичастицах, имеющих заряд - -е, но положительную эффективную массу. Такая квазичастица получила название дырка. Предположим, что в зоне все состояния, кроме одного, заняты электронами. Вакантное состояние вблизи потолка зоны и называют дыркой. Если внешнее поле равно нулю, дырка занимает самое верхнее состояние. Под действием поля < Г на это вакантное состояние перейдет электрон с более низкого энергетического уровня. Дырка при этом опустится. Далее дырочное состояние займет следующий ьаектрон и т. д. При- этом дырка сместится вниз по шкале энергий. Таким образом, ток в кристаллах может переноситься не только электронами в зоне проводимости, но и дырками в валентной зоне. Дырочная проводимость наиболее характерна для полупроводников. Однако есть и некоторые металлы, которые обладают дырочной проводимостью. [c.235]

Относящиеся к квантовой оптике вопросы (фотонные представления явления, в которых проявляются корпускулярные свойства излучения) освещаются в той или иной степенью полноты во всех современных учебных пособиях по физике. В вузовских курсах физики рассматриваются закономерности теплового излучения (от закона Кирхгофа до формулы Планка), сообщаются сведения о фотоэффекте, эффекте Комптона, фотохимическом действии света, дается объяснение испускания и поглощения света атомами на основе теории Бора. При более глубоком изучении физики студентов знакомят также с люминесцентными явлениями, эффектом Л1ёссбауэра, многофотонными процессами, дают им некоторые сведения о квазичастицах в твердых телах. При этом авторы одних учебников пользуются термином квантовая оптика , тогда как в других учебниках этот термин не применяется, а соответствующие вопросы собраны в главах, называемых Тепловое излучение , Световые кванты , Действие света и т. п. Дело в том, что в использовании термина квантовая оптика нет четкой договоренности. Согласно точке зрения, принятой в современной научной литературе, все отмечавшиеся выше вопросы — это еще не сама квантовая [c.4]

Примером квазичастиц другой группы служат электроны проводимости и дырки в полупроводниковых кристаллах (см. 6.2). Каждая такая квазичастица происходит (в одиночестве или в паре с другой квазичастицей) от реального электрона. Здесь налицо соответствие между квазичастицей и ее прообразом — реальной частицей. Однако и в этом случае движение квазичастиц имеет коллективный характер, хотя и не столь очевидный, как в случае фононов. Он проявляется в размазанности по пространству волновых функций электрона проводимости и дырки, в невозможности локализации их вблизи какого-либо узла решетки, т. е. в факте обобществления этих квазичастиц всем атомным коллективом, образующим кристалл. Заметим в этой связи, что если рассматривать действительно идеальный кристалл без каких-либо дефектов или примесей и, кроме того, исключить взаимодействие электронов с фононами, то в этом случае электроны проводимости и дырки будут распространяться по кристаллу беспрепятственно, совершенно не замечая атомов, сидящих в узлах кристаллической решетки. [c.147]

Для равновесного газа квазичастиц функция v e) имеет универсальный вид, зависящий от характера статистик квазичастиц данного типа (статистика Бозе — Эйнштейна или статистика Ферми — Дирака). Так, для фононов она описывается выражением (6.1.13), а для электронов проводимости и дырок выражением (6.2.1). Что же касается спектра G,(e), то для квазичастиц индивидуального происхождения (электроны проводимости и дырки) он описывается выражением (6.2.6) с заменой электронной массы на определяемую структурой данного кристалла зс х зективную массу электрона проводимости или дырки, а для квазичастиц коллективного происхонадения (фононы, магноны и другие) он существенно зависит как от типа квазичастиц, так и от конкретной рассматриваемой периодической структуры. [c.148]

Особенно велики различия между реальными частицами и квазичастицами коллективного происхождения. Для реальных частиц закон дисперсии универсален e=/)V2m для нерелятивистских частиц, г=рс для фотонов. Соответственно универсален и спектр ёдля нерелятивистских частиц, для фотонов. Что же касается квазнчастиц [c.148]

Взаимодействия квазичастиц. Хотя энергией взаимодействия квазичастиц в (6.3.1) можно пренебрегать при не слишком высоких температурах, однако сами взаимодействия квазичастиц имеют принципиальное значение. Они обусловливают ряд физических явлений и, кроме того, приводят к появлеиню новых типов квази-частиц. [c.149]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...