КВА́НТОВЫЙ КРИСТА́ЛЛ

КВА́НТОВЫЙ КРИСТА́ЛЛ, кри­сталл, в ко­то­ром кван­то­вая не­оп­ре­де­лён­ность ко­ор­ди­на­ты $\Delta x$ со­став­ляю­щих его час­тиц срав­ни­ма с пе­рио­дом кри­стал­лич. ре­шёт­ки $a$. По­ла­гая, что не­оп­ре­де­лён­ность ко­ор­ди­на­ты час­тиц $\Delta x$, их мас­са $m$ и максимальная час­то­та соб­ст­вен­ных ко­ле­ба­ний кри­стал­лич. ре­шёт­ки $\omega_{макс}$ свя­за­ны не­оп­ре­де­лён­но­стей со­от­но­ше­ни­ем $\Delta x \Delta p \sim \omega_{макс}\Delta x^2m\sim \hbar$ ($\hbar$ – по­сто­ян­ная План­ка), ус­ло­вие «кван­то­во­сти» мож­но за­пи­сать в ви­де: $k\theta_D \sim \hbar \omega_{макс} \sim\omega^2_{макс}\Delta x^2m \sim\omega^2_{макс}a^2m \sim kT_{пл}$, где $\theta_D$ – темп-ра Де­бая, $T_{пл}$ – темп-ра плав­ле­ния. Та­ким об­ра­зом, К. к. не су­ще­ст­ву­ет в клас­сич. об­лас­ти темп-р (см. Де­бая тем­пе­ра­ту­ра).

В клас­сич. кри­стал­лах при низ­ких темп-рах ато­мы со­вер­ша­ют ма­лые ко­ле­ба­ния вбли­зи уз­лов кри­стал­лич. ре­шёт­ки, в этом смы­с­ле су­ще­ст­ву­ет вза­им­но од­но­знач­ное со­от­вет­ст­вие ме­ж­ду ато­ма­ми и уз­ла­ми. В К. к. час­ти­цы мо­гут со­вер­шать под­барь­ер­ные тун­нель­ные пе­ре­хо­ды (см. Тун­нель­ный эф­фект) с од­но­го уз­ла на дру­гой и ме­нять­ся мес­та­ми, по­это­му ус­та­но­вить та­кое со­от­вет­ст­вие не­воз­мож­но. Не­оп­ре­де­лён­ность по­зи­ции ре­аль­ных час­тиц в ре­шёт­ке при­во­дит к от­сут­ст­вию чёт­кой при­над­леж­но­сти и у то­чеч­ных де­фек­тов. По­след­ние пре­вра­ща­ют­ся в де­ло­ка­ли­зо­ван­ные ква­зи­ча­сти­цы (де­фек­то­ны) с ко­неч­ной ши­ри­ной раз­ре­шён­ной зо­ны, со­стоя­ния ко­то­рых, как со­стоя­ния лю­бых воз­бу­ж­де­ний в кри­стал­лич. ре­шёт­ке, клас­си­фи­ци­ру­ют­ся по их ква­зи­им­пуль­су. Дви­же­ни­ем объ­ём­ных де­фек­то­нов оп­ре­де­ля­ют­ся диф­фу­зия (т. н. кван­то­вая диф­фу­зия) и внутр. тре­ние в кван­то­вом кри­стал­ле.

Ха­рак­тер­ны­ми пред­ста­ви­те­ля­ми К. к. яв­ля­ют­ся твёр­дые ³He и ⁴He. Кван­то­вые эф­фек­ты в них столь су­ще­ст­вен­ны, что кри­стал­ли­за­ция на­сту­па­ет толь­ко под дав­ле­ни­ем да­же при аб­со­лют­ном ну­ле темп-р. Меж­фаз­ная гра­ни­ца ме­ж­ду К. к. и кван­то­вой жид­ко­стью об­ла­да­ет ря­дом не­обыч­ных свойств. Так, де­ло­ка­ли­за­ция де­фек­тов на по­верх­но­сти раз­де­ла К. к. – кван­то­вая жид­кость при­во­дит к су­ще­ст­во­ва­нию сла­бо за­ту­хаю­щих кри­стал­ли­за­ци­он­ных волн.