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Tiene un fonón, formal cuasi-partícula, nunca se ha observado como un punto de partículas?

Los fonones son una buena herramienta para simplificar la mecánica cuántica descripción de celosía de vibraciones mediante la identificación de la escalera operador de modos normales como la creación de los operadores de un determinado cuasi-partícula. En ciertos casos especiales, incluso se podría formular un determinado campo de desplazamientos $\phi_a(x)$, cuantificación de acuerdo a la canónica de campo-de cuantización de los procedimientos y obtener el mismo fonones como el "emergentes" de las partículas.

Por otro lado, un Weinbergian foto de la teoría cuántica de campos es que las partículas no surgen de campos - por el contrario, los campos son una consecuencia de la dinámica de la partícula. Posteriormente, podría argumentar que la observación de un solo punto-partículas que emergen de QFT-calcula las interacciones es una verificación experimental de un "Weinbergian" interpretación moderna de la física de partículas. (A pesar de que muchas de las partículas que observamos no son fundamentales, que son, al final, compuesta de partículas elementales y fundamentales de partículas carácter se extiende a ellos.)

Para decirlo de otra forma: uno podría argumentar que no existe tal entidad física, fundamental para el campo cuántico, la llamada "causal" los campos son meramente útil de los operadores y la única fundamentales de la entidad son muchas partículas de los estados.

Pero si claramente no fundamentales no de la partícula como un fonón es experimentalmente indistinguible de una "realidad real" de la partícula, entonces, el término "realmente real de la partícula" no tiene ningún significado físico, y no hay manera de saber si es el campo o la partícula que es más fundamental. (Y aquí por indistinguible me refiero a indistinguibles dentro de los cut-offs impuestas por la naturaleza discreta de la vibración de celosía.)


EDIT: Para hacer más claro lo que quiero decir por "la partícula de la conducta"; cuando un electrón está volando de una reacción o entrar en un experimento de doble rendija a menudo se describe como una onda plana. De hecho, el electrón interactúa con la doble rendija en un plano de onda-como la manera y forma un patrón de interferencia en la pantalla detrás de él. Pero en un solo evento, sólo vemos un solo punto en la pantalla. Esto es lo habitual en la "función de onda colapso", según lo descrito por la mecánica cuántica no relativista. Pero esta muy "ola de colapso" la situación se está implícitamente asume que una parte de QFT aplicado a la física de partículas. Por lo tanto, las ondas planas volando de un QFT reacción son en realidad partículas-ondas que se someten a la misma colapso en un solo punto de medición.

Consideremos ahora los fonones. Como es, parece ser cierto cuantificada de las ondas, no de partículas-ondas. Ingenua de un análisis de decir que ellos no se someten a la "función de onda colapso" y nunca adquirir una partícula de la naturaleza. Es decir, si vamos a enviar a través de un hipotético de la doble rendija, que serían un verdadero patrón de interferencia, no uno emergentes de puntos.

Pero, ¿qué significa experimentalmente que iban a formar un verdadero patrón de interferencia? Es tal vez que cualquier método experimental, tratando de medir un fonón en principio, no ser capaz de evaluar la diferencia entre una "partícula-onda" y una "verdadera onda cuántica"? O ¿el fonón claramente se comportan como un colapso de las partículas de onda sobre las mediciones análogas a las de los electrones?


Así que la pregunta es:

Hace un fonón se comportan como un punto de partículas?

Es esta verificado experimentalmente y cómo?

Es que esto de alguna manera evidente de la celosía de muchos cuerpos de Hamilton en una forma que yo no podía ver?

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Peter Puntos 11

No sé lo suficiente QFT para abordar los antecedentes o consecuencias de su pregunta. Sin embargo, yo básicamente responder que sí a las dos primeras preguntas, pero depende un poco en su definición. Una sola phonon modo no se localiza en el espacio. Sin embargo, un paquete de ondas, en principio, puede ser construido de un pequeño rango de frecuencias, dando bastante bien definida la frecuencia y la posición. Así interpreto tu pregunta significa: tener phonon paquetes de onda con bastante bien definidas las frecuencias y las posiciones sido detectado.

La respuesta es sí. Ellos pueden ser creados y se mide con superconductores uniones túnel, que puede producir casi "monocromático" fonones, cada uno, debido a la desintegración del individuo quasiparticles en el superconductor con bien definidos energías.

Creo que no hay detectores que pueden resolver individuales fonones (el camino hay una sola detectores de fotones), pero la creación y la detección de los fonones con estos superconductores uniones túnel seguro de hacer que se vea como individuales, de partículas-como fonones se generan y se absorbe incluso a pesar de los detectores en la actualidad no son lo suficientemente sensibles como para directamente a ver que sucede.

La técnica fue desarrollada originalmente en los años '60. Ver: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.18.125

Richard Robinson en Cornell es en la actualidad el uso de la técnica para el estudio de nanoescala para el transporte de calor: http://therobinsongroup.org/research/phonon-spectrometer-for-nanoscale-heat-transport/

Como para la última pregunta, no lo creo. Entonces de nuevo, no creo que los fonones son únicos de esta manera. Casi todo lo que en física de la materia condensada es algún tipo de quasiparticles (o excitaciones colectivas, si quieres llamarlos así).

5voto

Eric Grunzke Puntos 158

En helio superfluido-4, el fonón espectro de excitación incluye un modo que tiene la misma energía y el impulso de neutrones con una velocidad de alrededor de 440 m/s (longitud de onda de $\lambda \approx 9\,Å$). Usted puede crear un haz de neutrones que contiene sólo 9 Å neutrones, comenzando con el frío neutrones y ser inteligente con la difracción de los cristales. Si usted envía estos neutrones en helio líquido, que esencialmente someterse a la "bola de billar" las colisiones con estos mágicos resonante fonones y parada: la velocidad de los neutrones después de la colisión es típicamente alrededor de 5 m/s. El fonón de energía corresponde a una temperatura de alrededor de 11 K, mucho más caliente que el helio líquido, por lo que el fonón corre a su refrigerador y se retira del líquido.

Este proceso es conocido como "superthermal la producción de ultra-frío neutrones," y fue utilizado recientemente para llenar un magnéticos "botella" con neutrones por un neutrón vida de medición en el NIST.

No sé mucho acerca de este proceso desde una perspectiva teórica, pero el fonón en esta interacción es igual de "partícula" como el neutrón es.

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