元激发的物理学原理分析

元激发是固体物理中非常重要的一个概念。

我们通常所说的“粒子”,其实都具有一个实体(无论是粒子还是波),比如电子、质子、中子、夸克、光子、胶子等。特别是电子、质子、中子是可以稳定存在的,半衰期非常长(甚###可以认为是无限长),也就是说,我们可以观测到一个个独立的电子。

在固体中,“元激发”并不是真实存在的粒子,而是属于“准粒子”,也就是貌似像粒子的假粒子。确切来说,元激发描述的是固体物质中的相互作用,也就是把固体中的相互作用量子化。例如原子的热振动量子化就是声子,电子自旋相互作用的量子化就是自旋波磁振子,还有金属中等离子振动模——等离激元,光子与光学支声子耦合——极化激元,电子-空穴束缚对——激子,离子晶体中电子与声子耦合形成的极化子等。

对于固体中的运动的电子来说,它的准粒子可以是多种多样的,可以是狄拉克费米子、外尔费米子、马约拉纳费米子等。换句话说,如果说自由运动的电子是“全裸”的电子,那么固体中电子的集体元激发就是“穿衣服”的电子。不同电子之间的相互作用,造成电子穿的衣服也不一样,穿上衣服的电子就不是电子本身,而是“准电子”,或者说“准费米子”(电子是费米子)。纵然,我们依旧可以把电子的衣服剥离,而把衣服单独考虑,但是这么做会使得问题变得更加复杂。而把电子穿上衣服,原先复杂的电子间相互作用,重新变成了一个个粒子的统计物理问题,一下子简单了许多。这便是固体物理处理多体相互作用的一种非常简单的思路。

首页 > 电工基础 > 日期:2022-6-25 来源:Internet 作者:yq 浏览量: