|
|
КВАЗИЧАСТЙЦА (элементарное возбуж- смешиванию фотона и магнона отвечает К., паз. сведение) ≈ фундаментальное понятие квантовой тео- томатной, смешиванию магнона и поперечного рии многих тпл, введение к-рого радикально упрощает фонола ≈ квант магнитоупругих волн. физ. картину и методы описания широкого круга про- Концепция К., формирование к-рой связано с именем цессов в системах многих частиц с сильным взаимодей- Л. Д. Ландау (1941 ≈ 52), позволила свести сложную ствиом, в т. ч. в конденсированных средах (тв╦рдое динамику системы сильно взаимодействующих частиц тело, квантовая жидкость), плазме, ядре атомном, к более простой динамике совокупности квазинезави-К.≈ особый долгоживущий многочастичный комплекс, снмых объектов. В методе самосогласованного поля к-рый, в отличие от обычных (структурных) частиц, такими объектами были сами структурные частицы составляющих систему, слабо взаимодействует со системы, что позволило описать лишь часть (самосогла-своим окружением (или, по крайней мере, .это взаимо- сованную) взаимодействия между ними. Переход к К. действие сводится к самосогласованному полю). Поэтому дает возможность учесть оставшуюся корреляц. часть К. находится в определ, квантовом состоянии со своей взаимодействия. Практически проблема сводится к волновой ф-цией, энергией, импульсом (в случае кри- рассмотрению газоподобной системы К., что позволяет сталла ≈ квазиимпульсом), спином и т. дм двигаясь описывать мн. равновесные и неравновесные свойства как целое подобно обычной частице (отсюда термин систем с сильным взаимодействием с помощью относи-«К.»). Будучи коллективным образованием, К. имеет тельно простых методов статистич. термодинамики и состав, непрерывно обновляющийся при е╦ движении; кинетики газов.
лини, в предельных случаях этот состав фиксирован Сказанное относится, в частности, к определению как у связанного состояния типа молекулы. тех характеристик системы, к-рые описывают е╦ реак-Типы К. По внутр. структуре (при мысленном вы- цию (отклик) на внеш. воздействия, ведущие к водбуж-ключении взаимодействия между частицами) К. делятся депню системы: нагревание (однородное по объ╦му и на 2 класса. Одночастичное возбужде- отвечающее пост, градиенту темп-ры), приложение раз-н и о представляет собой обычную частицу, обросшую ности потенциалов, приведение системы в движение и «шубой» за сч╦т взаимодействия с др. возбуждениями, т. п. Переход системы из основного в близкое по энер-Такая К. состоит из обычной частицы (или дырки, гии слабо возбужд╦нное состояние можно свести к т. е. свободного состояния в энергетнч. распределении рождению внутри системы нек-рого числа квантов частиц) и е╦ «шубы» ≈ совокушюсти др. возбуждений возбуждения ≈ К. (отсюда второе назв. К.≈ «элемен-системы (пар частица ≈ дырка, фононов и т. д.), к-рые тарное возбуждение»). Указанные выше характеристики К. вовлекает в сво╦ движение. При выключении вза- системы определяются динамикой газа таких К. Так, имодойствия К. теряет «шубу», превращаясь в «голую» тепло╦мкость твердого тела сводится к сумме тепло╦м-частицу. Примеры одночастичных возбуждений ≈ элек- костей газа фононов (см. Реш╦точная тепло╦мкость), трон проводимости в тв╦рдом теле (в ионном кристалле газа электронов проводимости и соответствующих он может увлечь за собой созданную им же самим «квазидырок» (см. Электронная тепло╦мкость) и т. д. поляризацию реш╦тки, см, Полярон), нуклон в атомном Эти же возбуждения определяют козф. тепло- и элект-ядро (см. Оболочечная модель ядра), фононно-ротонное ропроводности тв╦рдого тела. Вязкость жидкого Не возбуждение в жидком 4Не (см. Сверхтекучесть). При можно найти рассмотрением газа К.≈ фононов и рото-выключении взаимодействия эти К. переходят соот- нов. Намагниченность ферромагнетика при Г>0 К ветственно в «голые» электрон, нуклон, атом Не. К та- слагается из его намагниченности при Т~0 К и сум-ким К. можно отнести и распространяющийся по систе- марного маги, момента газа магнонов. ме заряж. частиц фотон, «шуба» к-рого состоит из испу- Концепция К. существенно упрощает и решение мн. щсипых частицами вторичных фотонов. задач, относящихся к процессу взаимодействия систе-
Коллективкое возбуждение (наз- мы мн. частиц с внеш. частицей, позволяя свести этот ванне условно, т. к. любая К,≈ коллективное образо- многочастичный процесс к элементарному акту превра-вание) представляет собой комплекс, компоненты к-рого щения внеш. частицы в К. (или рождения ею новых К.), равноправны. При выключении взаимодействия эта Так, поглощение фотона молекулярным кристаллом К. распадается на составные части, к-рые начинают сводится (при определ. условиях) к превращению двигаться независимо. К таким К. относятся, напр., фотона в экситон Френкеля; Черенкова ≈ Вавилова Вапье≈Momma экситон (связанные состояния электро- излучение быстрой частицы в среде отвечает испускала проводимости п дырки), плазмой (продольное воз- нию частицей фотона, разреш╦нному законами сохра-буждоние в проводящих средах ≈ см. Плазма^ Плазма, пения энергии и импульса в случае сверхсветовой ско-тесрдых тел). рости частицы в среде. Аналогично упрощается описа-
Коллективное возбуждение можно рассматривать ние движения внутри системы влетевшей в нес внеш. как квант, отвечающий {в духе корпускулярно-волнового частицы и, наоборот, распада системы с вылетом из дуализма) волновому полю, к-рое описывает коллектив- не╦ одной из входивших в е╦ состав частиц, Внеш, ные колебания соответствующих степеней свободы си- частица переходит внутри системы в К., и е╦ движение стемы. Так, фоном ≈ квант упругих колебаний, плаз- описывается ур-нисм Шр╦дингера для К, в эффективной ≈ квант колебаний плотности заряда, экситон ном внеш. поле (оптич, потенциал в теории ядерных Френкеля ≈ квант колебаний молекул в молекулярном реакций^ см. Оптическая модель ядра), распадная же кристалле (см. Молекулярные экситоны), магнон ≈ частица возникает из соответствующей К., свойства квант колебаний спинов в магнитноупорндочемпых к-рой определяют характеристики распада (его спектр, системах (см. Спиновые волны). Аналогично фонопы в время жизни и т. п.).
кристалле ≈ кванты колебаний кристаллической ре- Характеристики К. Для практич. применения кон-ш╦тки. При выключении взаимодействия между ча- цепции К. необходима информация о пределах е╦ стицами фонон распадается, превращаясь в совокуп- применимости, о величинах, характеризующих К., ность независимых движений частиц, составляющих и т. п. В микроскопич. подходе эту информацию дают кристалл. хорошо разработанные кваптово-полевые методы теории Существуют и более сложные К., представляющие мн. тел (см. Грина функция). В феноменологич. теори-собой комбинации перечисленных выше. Если у двух ях, для к-рых концепция К. служит исходным пунктом, типов К. в данной системе имеются близкие значения напр, в теории сверхтекучести, ферми-жидкости (ири-энергии и импульса, то происходит смешивание (гиб- менительно к электронам металла и нуклонам ядерного ридизация) таких К. с появлением двух новых К., вещества), эта информация заимствуется из опыта, каждая из к-рых обладает чертами обеих исходных К. Первичной характеристикой К. служит е╦ спин. К, Так, смешивание фотона с экситоном или опткч. фоно- с целым спином (фотон, фонон, ротон, экситон, плаз-ном вед╦т к поляритонам (с в е т о э к с и т о н а м); мои, магнон, пара Купера, поляритон и др.) нодчиня-
и
