¿Fricción en temperatura cero?

Question

Por la fluctuación-disipación teorema (detallada de equilibrio para la ecuación de Langevin), $$\sigma^2 = 2 \gamma k_B T$$ where $\sigma$ is the variance of noise, $\gamma$ is a friction coefficient, $k_B$ is Boltzmann's constant, and $T$ is temperature. So in principle, one can have $\gamma\neq 0$ while $T=0$ and $\sigma=0$.

Es de hecho posible experimentalmente lograr un sistema cuya temperatura y el ruido enfoque de cero, pero cuyo coeficiente de fricción $\gamma$ no se acerca a cero?

• Si sí, ¿cuál sería un ejemplo de tal sistema? ¿Cuál es el origen físico de la fricción de un tal sistema?
• Si no, ¿por qué no? ¿Hay algún tipo de "quantum" de la corrección a la fluctuación-disipación teorema de que las normas de tales cero ruido, cero sistemas de fricción?

Answer 1

Una simple aproximación de su pregunta, de la semiclásica punto de vista, podría ser este.

Imagina una bola de correr sobre una superficie. Esta superficie se compone de otras pequeñas bolas: estas bolas son considerados poco de respeto para el que está corriendo sobre ellos para crear una superficie plana. Imagina que estas pequeñas bolas de empezar a mover hacia arriba una abajo: la superficie no plana y llamamos a lo que es experimentado por la gran bola de esta manera "fricción".

Así que vamos a las bolitas ser independiente cuántica de osciladores armónicos. Usted encontrará que la energía de una de estas es $E=h\nu (n+1/2)$. Para el estado del suelo, $T=0K$$n=0$$E=h\nu/2$. Así que no es cero. Así que a $T=0K$ todavía hay un remanente movimiento de los átomos de la red que constituyen la superficie y por lo que puede causar la fricción en el sentido dicho antes.

Answer 2

La fricción mecánica es un bien ejemplo. El coeficiente de fricción entre dos materiales no se acerca a cero en el cero absoluto.

Resistencia eléctrica (como señaló Alejandro) es otro ejemplo. Algunos materiales (superconductores) tienen resistencia cero en el cero absoluto, pero eso no significa que todos ellos!

Yo diría que $\gamma \neq 0$ mientras $T=0$ $\sigma=0$ es el "default" de la expectativa que se produce la mayoría del tiempo. Cosas como la superconductividad y superfluidity son interesantes sorpresas que van en contra de la expectativa normal.

La física de las fuentes de fricción en el cero absoluto son generalmente las mismas, como la física de las fuentes de fricción a otras temperaturas. Por ejemplo, la resistencia eléctrica puede venir de electrones choca con los límites de grano o impurezas o defectos etc. La fricción mecánica viene de fonones (vibraciones) que son creados como los dos materiales se frotan uno contra el otro ... como siempre.

Si una fuente de fricción es dependiente de la temperatura, puede aumentar o disminuir al acercarse al cero absoluto.

Answer 3

La ecuación de Langevin se introduce modelize el movimiento de las partículas bajo la influencia de una fuerza gaussiana aleatorizada. Si T = 0, no hay ningún movimiento en todos y no hay rozamiento γ * u!!!!!! En cualquier caso, la ecuación σ2 = 2γkBT mantiene para un determinado γ

Answer 4

No es la fricción aquí la analogía mecánica a la resistencia en un circuito? En $T=0$ el voltaje de ruido es cero, pero usted todavía tiene el finito propiedad 'resistencia'.

En términos más generales, la disipación es dada por la parte imaginaria de una generalizada de la susceptibilidad $\chi$ de su sistema físico. Así que, mientras el sistema puede disipar la energía puede tener distinto de cero fricción a cualquier temperatura.

Un ejemplo es el de una partícula en un líquido bajo el movimiento Browniano (y fluctuación de disipación para el movimiento Browniano).