нулевые колебания

НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ в твёрдом теле - квантовомеханич. движение частиц твёрдого тела при Т = 0 К. При классич. описании динамики твёрдого тела в основном состоянии (Т = 0 К) все частицы (атомы, ионы), из к-рых оно состоит, покоятся в точках, соответствующих устойчивому равновесию. В кристалле это точно локализованные атомы на узлах кристаллич. решётки (в минимумах потенциальной энергии). При квантовомеханич. описании финитному движению частицы в потенц. яме отвечают дискретные уровни энергии. Напр., при движении частицы в одномерной потенц. яме U(x)это ... (рис.), причем основное состояние определяется энергией расположенной выше 0. Частота Н. к. равна амплитуда определяется областью локализации - расстоянием х= АВ.

В большинстве случаев движение атомов в кристалле можно рассматривать как совокупность независимых гармонич. колебании (мод) с разными частотами В квантовой теории каждой моде соответствует осциллятор ,уровни энергии к-рогоЗдесь индекс i нумерует разл. моды, n_i - целые числа - номера возбуждённых состояний осцилляторов. При этом энергия Н. к. для каждой моды соответствует значениям n_i = 0, а суммарная энергия Н. к. системыВлияние Н. к. на свойства системы при низких темп-pax особенно существенно, когда амплитуда Н. к. велика. Так, для Не амплитуда Н. к. сравнима с расстоянием между частицами, что определяет отсутствие кристаллизации (при нормальном давлении) даже при Т = 0 К (см. Гелий жидкий, Квантовая жидкость)и особенности крпсталлич. фазы при высоких давлениях (см. Гелий твёрдый, Квантовый кристалл). Для атомов поляризованного по спинам атомарного водорода большая амплитуда Н. к. приводит, по-видимому, к возможности существования газовой фазы при Т = 0 К (см. Квантовый газ).
Н. к. влияют на значение параметра порядка системы в основном состоянии и иногда полностью определяют структуру дальнего порядка в низкотемпературных фазах (см. Дальний и ближний порядок ).Для низкоразмерных систем, особенно для одномерных, Н. к. могут вообще разрушить дальний порядок при низких темп-pax (см. Квазиодномерные соединения). При конечных темп-pax роль Н. к. определяется из сравнения амплитуды Н. к. с амплитудой тепловых колебаний в системе.

Лит. см. при ст. Динамика кристаллической решётки.

А. Э. Мсйерович.

   <<      Предметный указатель      >>