КВА́НТОВЫЙ КРИСТА́ЛЛ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
КВА́НТОВЫЙ КРИСТА́ЛЛ, кристалл, в котором квантовая неопределённость координаты Δx составляющих его частиц сравнима с периодом кристаллич. решётки a. Полагая, что неопределённость координаты частиц Δx, их масса m и максимальная частота собственных колебаний кристаллич. решётки ωмакс связаны неопределённостей соотношением ΔxΔp∼ωмаксΔx2m∼ℏ (ℏ – постоянная Планка), условие «квантовости» можно записать в виде: kθD∼ℏωмакс∼ω2максΔx2m∼ω2максa2m∼kTпл, где θD – темп-ра Дебая, Tпл – 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.