к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Квантовый кристалл

Квантовый кристалл - кристалл, в к-ром амплитуда нулевых колебаний а0частиц, образующих кристаллич. решётку, сравнима с межатомным расстоянием а, что приводит к заметной вероятности когерентных туннельных перемещений и перестановок частиц в осн. состоянии. Степень "квантовости" кристалла можно характеризовать по значению т. н. п а р а м е т р а д е Б у р а:

L ~ (h/a)/(mE)1/2 ~ (a0/а)2, (1)

величина к-рого растёт с уменьшением массы т частиц и энергии их взаимодействия E. Наиб. значения L достигает для кристаллов 3Не (L~0,5); 4Не (0,4); Н2(0,3), Ne(0,l). В обычных кристаллах частицы, образующие решётку, при низких темп-pax локализованы, их движение сводится к малым колебаниям около положений равновесия (узлов кристаллич. решётки). В К. к. большая амплитуда нулевых колебаний приводит к квантовой делокализации частиц: частицы могут совершать когерентные подбарьерные переходы (см. Туннельный эффект) на соседние узлы кристаллич. решётки и меняться местами. Вероятность туннелирования частиц w экспоненциально растёт с увеличением L: w ~ ехр (-1/L). В результате в К. к. исчезает возможность отождествления между частицами и узлами решётки и начинают проявляться эффекты квантовомеханич. тождественности частиц, в т. ч. обменное взаимодействие .Кроме того, возникают большие корреляц. эффекты, связанные с возможными когерентными перестановками большого числа частиц в осн. состоянии. Так, в твёрдом 3Не антиферромагн. упорядочение кристалла при низких темп-pax (см. Гелий твёрдый) во многом определяется 3- и 4-частичными обменными процессами (3Не - уникальный пример ядерного магнетика - электронный спин атомов 3Не равен 0; в обычных кристаллах обменное взаимодействие, как правило, является двухчастичным). Необходимость учёта сильных многочастичных корреляций усложняет расчёты параметров осн. состояния К. к. Отсутствие отождествления частиц и узлов решётки означает также, что в К. к. снимается требование равенства в осн. состоянии числа частиц и узлов решётки, т. е. в К. к. могут существовать нулевые вакансии. Равновесная концентрация вакансий в К. к. при T = 0 К может оказаться отличной от 0 (в обычных кристаллах равновесная концентрация вакансий при уменьшении Т экспоненциально '' 0). Наличие нулевых вакансий могло бы привести к сверхтекучести К. к. и к возможности бездиссипативного течения кристалла при неподвижной кристаллич. решётке. Т. к. частицы К. к. тождественны, то непосредственно наблюдать квантовую делокализацию частиц в осн. состоянии трудно. Положение меняется, если в К. к. имеются точечные дефекты (вакансии, примесные атомы, междоузельные атомы, перегибы на дислокациях и пр.). В этом случае делокализация частиц К. к. означает также и делокализацию точечных дефектов, превращающихся в своеобразные квазичастицы - дефектоны ,практически свободно двигающиеся через кристалл. Свойства дефектонов аналогичны свойствам др. квазичастиц в твёрдых телах, а ширина энергетической зоны дефектонов D~wh2/2 (см. также Вакансион, Примесон). Зонное движение дефектовов в К. к. проявляется в квантовой диффузии и в особенностях внутреннего трения. Делокализация поверхностных дефектов К. к. обусловливает возможность распространения вдоль границы раздела фаз квантовая жидкость - К. к. кристаллизационных волн, а также существование специфич. квантового атомно-шероховатого состояния поверхности раздела. Кроме перечисленных выше кристаллов к К. к. иногда относят также растворы водорода в тяжёлых металлах. Такие кристаллы являются квантовыми по отношению к лёгким частицам и классическими по отношению к тяжёлым атомам. Кроме того, к К. к. относят гипотетич. кристаллы, состоящие не из атомов или молекул, а из электронов, экситонов и т. п. (см. Вигнеровский кристалл).

Литература по квантовым кристаллам

  1. Андреев А. Ф., Диффузия в квантовых кристаллах, "УФН", 1976, т. 118, с. 251;
  2. Веркин Б. И., Квантовые кристаллы и квантовая диффузия, "Природа", 1978, № 12;
  3. Andreev A. F., Defects and surface phenomena in quantum crystals, в кн.: Quantum theory of solids, ed. by I. M. Lifshits, Moscow, 1982, p. 11.
  4. Андреев А. Ф., Диффузия в квантовых кристаллах, "УФН", 1976, т. 118, с. 251;
  5. Лоунасмаа О. В., Принципы и методы получения температуры ниже 1 К, пер. с англ., M., 1977;
  6. Квантовые жидкости и кристаллы, [Сб. ст.], пер. с англ., M., 1979;
  7. Кешишев К. О., Паршин А. Я., Бабкин А. В., Кристаллизационные волны в Не4, "ЖЭТФ", 1981, т. 80, с. 716;
  8. Wilks J., The properties of liquid and solid helium, Oxf., 1967.

А. Э. Мейерович

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution