В квантовия свят е много далеч от вътрешния, въз основа на това нейните закони често да ни изглежда необичайно и нелогично. Но сериозно новините на квантовата физика идват почти всеки ден, така че те имат, е необходимо дясната идея в момента - в противен случай работата на физиците в домашни очи трансформирани от науката към магията и затрупана с митове. Ние вече говорихме за квантовите компютри, които не са местност, съгласуваност и квантовата телепортация.
Сега жалбата ще отидат за друг необичаен обект - quasiparticle.
Квазичастици, всъщност, доста. На тази база за първото заседание решихме това: така че е лесно да се разбере по темата, попитахме д-р Саутхемптън мениджър на науките и Университета на изследователската група "Quantum polyaritonika" Руска Quantum център Алексей Kavokin накратко да ни разкажете за седемте най-забавни, по негово мнение, квазичастици. Историята на Алекс ескортиран изключително полезни и информативни илюстрации основните Брейвс които котки.
На квазичастици са различни от частиците? Фактът, че те седят в клетка и не мога да изляза. Lev Landau квазичастици изобретени, за да се опрости описанието на много физически процеси, които се случват в кристалите.
Вместо това, с цел решаване на милиарди уравнения която описва движението на електрони и атоми в кристалната решетка, беше установено, достатъчно за запис на цялата двойка уравнения за изобретени частиците - квазичастици - Какво се движи през кристала като единствен пространство, не забелязват отделните атоми или йони. Притежаването пълна свобода в кристални квазичастици не може да излезе навън. Онези, това, което се осмеляват да погледнат отвъд кристалната решетка ще трябва бързо да промените своите собствени свойства и се превръщат в обикновени частици - електрони, йони, фотони.
Какво е различен от квази-частици електрон-електрон, на елементарна частица? Разликата в маса. Разпространение в кристалната решетка, електронът се прави по-лесно. Говорейки по-строго, електрон-описано quasiparticle ефективна маса, която зависи от параметрите на кристалната решетка.
В някои полупроводникови кристали ефективно електрон маса не е необичайно да 10 и освен това 20 пъти по-малка от масата на свободен електрон. Освен това, в графен - двумерен кристал се състои от въглеродни атоми подредени във форма на пчелна пита - някои от квазичастици електроните до голяма степен не маса. Всички такива електрони летят от най-голямата единна скорост.
Отворите са подобни на въздушните мехурчета. Вместо вода в кристалните електроните. Пустинно място, където никой електрон - дупката е.
Точно както газови мехурчета, те плуват нагоре към морската повърхност Е, който е в кристал се нарича повърхността на Ферми. дупка маса е отрицателен - само въз основа на това, че се очертава и плава. Дупката е с такса, равна на таксата за електрон, но като противоположния знак. Може да попитате: как самотно място може да има такса?
Представете си, че цялото количество е изпълнен с отрицателно заредени вода. Какво трябва да направите, за да глоби утаява количество заряд е станал нула? Отговор: Вие трябва да добавите към броя на таксите толкова добри, колко от него е била отрицателна.
Добри дупки зареждане компенсира отрицателния заряд на електрон течността.
Един екситона е подобен на водороден атом. водороден атом е отрицателно зареден електрон (елементарните частици) се върти около положително заредена протона. екситона отрицателно зареден електрона на (quasiparticle) се върти около положително заредени отвори. Екситона концепция, разработена през 1920 година, на комунистическия учен Яков Френкел.
Експериментално установено excitons втори руски учен, Юджийн Грос, през 1952. Поради факта, че дупката и електрона в кристала е значително по-лесно протон и електрон в водороден атом, и сътрудничеството между квазичастици отслабена кристален среда, големи excitons получени: характерен размер екситона може да бъде много пъти по-голям от размера на атом. Освен това, за разлика от водороден атом, екситона е вечен.
Неговото време на съдбата в повечето случаи по-малко от една милиардна част от секундата. След това време въздушен балон, пълен с вода: дупката и електрона са рекомбинирани. Изчезването екситона предава собствена енергия или решетка излъчва фотон - фотон.
Откриване на светлината, излъчвана от excitons, ние получаваме данни за техните свойства и структура.
Photon - квант светлина. Преминавайки през кристалната решетка, фотони се променят собствените си качества. Ако във вакуум всички фотоните пътуват с равномерна скорост - скоростта на светлината - в кристала, много от тях се забави и освен това да спре. Това явление се нарича "бавна светлина". Взаимодействаме с excitons, светлината започва да се държи като течност: образува капки, въртопи, стоящи вълни и водопади. Светлината може да бъде насочена през каналите, да променя своята траектория, скорост, поляризация.
Някои теоретици освен убеден, че светлината може да се замразява. Фотоните разпространяват в кристала - е квази-частиците. Техните функции се различават от тези на колегите им летят в празнотата.
Например, във вакуум фотон не маса, и в кристала той има тегло.
Фотони - на кванти от решетъчни вибрации. фонон концепция е създаден от съветския физик Игор Там. Фонони появяват се дължи на факта, че йоните, които изграждат кристалната решетка, не помръдва, а границите на собствената си близо до позициите на равновесие. Тези колебания са оформени в вълни. На езика на квазичастици разпределителни решетъчни вибрации еквивалент фотон потока.
Фонони носят звук, направи голям принос за топлопроводимостта, са отговорни за формирането на втората quasiparticle - Cooper двойки.
При ниски температури някои метали отбелязаха свръхпроводимост - Разпределение на електрически ток, без съпротива. Разберете как е там увлекателно явление, може би примера на две летящи самолети приятел за втория кръг. Самолети - електрони. В метал, в повечето случаи те се носят с големи скорости (Ферми скорост).
Flying през кристалната решетка, електронът излъчва фонон - бавно quasiparticle парашутист. След известно време на втория самолет взима парашутист и го хвърля отново. Две електрони обменят фотони, трайно дълго разстояние приятел от приятел.
Фонон механизъм атракция оказва по-ефективно от квазичастици отблъскването с еднакво заплащане. Организиран като двойка електрони - Cooper двойки - притежават необикновени свойства: те обичат да се движат с равномерна скорост. Това води до свръхпроводимост.
Представете си, много коли на магистралата. Ако всички те се движеха с равномерна скорост, не е имало задръствания. И потокът на Cooper двойки разпространява без съпротива.
Електроните се държат приблизително същата като на водата в езерото в кристала. Под действието на вятъра на брега на езерото се формират повърхностни вълни, това, което се разточва на един бряг на езерото, а след това на втория. Вятър - светлина. Вълни на повърхността на течността електрон - плазмони. Кристал като цяло е електрически неутрален. Отместване отрицателно зареден течност електрон (плазма), а положително заредена резултати кристалната решетка в колебания на електрическа поляризация.
Тези колебания могат да бъдат предизвикани от светлина на подходяща честота. Сътрудничество с електрон плазма светлина може да предава данни. Това сътрудничество се използва в изключително прецизни микроскопи.
Освен това, благодарение на плазмони може да промени цвета на обектите. Цветно стъкло в средновековния стъклопис - един пример.
# 81 | азбука | азбука | Животни | глина | Pings и CRIC
интересни записи
Популярни статии на сайта:
Създаването на нови материали със специални функции имат изключително важно, но много трудна задача по химия и физика. Още през 1982 Нобелова ...
Физика и технология на Националния институт за стандарти може да принуди хиляди атоми, държани в лазерен лъч, в един миг да споделя ...
Служители на Университета в Бристол (Англия) обявиха, че са се отвори нова глава на оптични квантовите компютри в историята. [1] Them за първи път ...
Изследователи от университета на Илинойс (Университета на Илинойс), концепцията за така наречения цифров квантовата батерията, това, което трябва да притежава ...
Физици от университета в Рочестър, технологии и Националния институт за стандарти и Масачузетския технологичен институт за първи път ...
Свързани статии