"És ha pl. elhagyjuk a harmónikus oszcillátor-közelítést, akkor mindjárt nem lesznek fononjaink sem. :)"
Az anharmonikus oszcillátor lineáris részéhez továbbra is a fononokhoz fognak tartozni,a nemlineáris részt pedig a fononok közötti kölcsönhatáként,mint pici korrekcióként kell figyelembe venni.Ezt a kölcsönhatást hívják fonon-fonon szórásnak.Egyébként az anharmonikusság felfelé besűríti a nívószintek közeit,vagyis lesz egy felső határa a nívóvonalaknak(pl. Morse-féle potenciál).Mert a harmonikus oszcillátoroknál nem volt ilyen,ott a szintvonalak ugyanakkora távolságra követik egymást.
Azt én nem vonom kétségbe, hogy különbséget lehet tenni a "valódi" és a "kvázi"-részecskéket leíró modellek között. Elmondtad szépen, hogy a jelenlegi modellek mely vonásai azok, amelyek a "valódi" részecskék, és melyek azok, amelyek a kvézirészecskék leírását jellemzik. De az, hogy így osztályozni lehet a modelleket, nem változtat azon, hogy a "valódi" részecskék is, és a kvázirészecskék is valamiféle matematikai modell termékei, és a modell nélkül nincs is semmiféle értelmük. Semmi okunk sincs azt mondani, hogy az egyik csoportba tartozók fizkailag léteznek, a másik csoportba tartozók pedig csak matematikai trükkök (ezt az utóbbi hozzászülásaidban már nem is mondtad így). Merthogy az összes részecske, sőt a fizika összes fogalma csak "matematikai trükk" a világ leírására. Nem?
Igen, vannak "valódi részecskék" és vannak kvázirészecskék. De még mindig nem érted, hogy mit magyarázok... Az, hogy szabad kvark nincs* nem jó érv. Sőt, teljesen félreviszi a gondolatmenetedet. Fononokról, rotonokról, stb. azért beszélhetünk, mert ismert alapvető kölcsönhatásokkal kapcsolatos részecskék alkotta soktest-problémákban a rendszer viselkedése közelíthető ilyen részecskemodellel.
A fenomenológikus modell fogalmát kellene megértened: a fenomenológikus modell tartalmaz nem alapvető fizikai állandókat, amelyek viszont legalább elviekben levezethetőek alapvető fizikai állandókból. A fonon viselkedésében szerepet játszó, mondjuk, rácsállandó végsősoron levezethető lenne a különféle részecskék tömegeiből és az elektromágneses csatolási együtthatóból. (vonzás és taszítás erősségéből). Persze ezt gyakorlatlag egyáltalán nem tudjuk megtenni, mert ehhez messze túl bonyolult rendszerről van szó, ez már maguknak a hadronoknak (protonok, neutronok) az esetében is így van, de azt látjuk, hogy ez a levezetés elviekben megtehető lenne. Ha nagyon ragaszkodsz hozzá, akkor felőlem akár a hadronokat és az atomokat és a molekulákat is hívhatod kvázirészecskéknek, hiszen pl. a proton tömegét sem tudjuk kiszámolni csak alapvető állandókból. De ez szerintem nagy butaság lenne: amíg ezek a részecskék egymástól nagyon különböző fizikai rendszerekben önálló szereplők, addig az említett kvázirészecskékről csak nagyon behatárolt esetekben/rendszerekben van értelme beszélni.
*Ez sem teljesen igaz, mert a nagyenergiájú nehézionfizikában évtizedekkel ezelőtt megjósolták az ún. kvark-gluon plazma létezését és talán tavaly vagy tavalyelőtt végre kísérletileg is megerősítették ezt: a kvark-gluon plazmában a kvarkok kiszabadulnak a saját hadronbörtönükből és a plazmán belül szabadon kavarnak a többi kvarkkal :)
Jól értem, hogy a kvázirészecskáken kívül az összes többire azt mondod, hoggy azok nem csak matematikai segédeszközök, hanem fizikailag léző dolgok?
Dehát most soroltad fel, hogy melyik részecske melyik matematikai modell terméke. Mindegyikre, nem csak a kvázirészecskére, mégis csak rá mondod, hogy csak matemetikai trükk. Ha én kvázirészecske lennék, ezen jó alaposan megsértődnék. Az én modellem nem elég bonyilult? Vagy nem elég előkelő?
Nyilván mindegyik modellben vannak olyan feltételek, amit ha elhagyunk, akkor értelmét veszti a belőle levezetett részecske fogalma. És az sem egészen meggyőző érv, hogy a kvázirészecske azért nem valódi, mert csak az adott közegben lézezhet. Én úgy tudom, hogy például szabad kvark sincs. Az mégis lehet valódi?
Miért ne működne? Mint mondtam, a kvázirészecskékra nyugodtan gondolhatunk úgy, mint matematikai segédeszközökre, míg a valódi részecskék mögött elsődleges elvek vannak. A foton mögött a kvantumelektodinamika, az elektron és az elektrogyenge bozonok mögött a elektrogyenge kölcsönhatás Weinbeg-Salam-elmélete, a kvarkok és gluonok mögött a kvantumszíndinamika (QCD), illetve az összes előbbi mögött ezeknek az egyesítése után kapott standard modell, az atomok és molekulák mögött a kvantumkémia, stb. A kvázirészecskék rögtön elvesztik érrtelmüket, ha kilépünk az adott keretekből (pl. az elektonnal szemben), ill. ha mondjuk elhagyunk valamilyen egyszerűsítő feltevést. Mondjuk a harmónikus oszcillátorhoz szükséges lineáris kapcsolatot a kitérítő erő és a kitérés között (Hook-törvény). Nemlinearitás esetén nem lesznek fononok a szilárdtest-rácsban és nem lesznek rotonok a magnetohidrodinamikai folyadékban.
És ez a valódi/nem valódi osztályozás minden részecskére működik? Az összes eddig felfedezett/kitalált elemi részecske mellé oda tudnád írni, hogy melyik valódi, melyik nem?
Szia, az utóbbi beírásom remélhetőleg neked is válaszolt. Tehát nem a részecskék tulajdonságaiban (beleértve a hullámhosszkorlátot is) vagy a terjedés közegében van a különbség, hanem abban, hogy a részecske elsődleges elvek alapján vagy egy fenomenológikus leírás részeként jelenik-e meg a fizikában. Ha ezt sem találod kielégítő válasznak, akkor még magyarázkodhatok, bár kicsit kezdek kifogyni a szuszból. :)
Nem, ez csak valami hűde-képszerű magyarázkodás akart lenni. :D A lényeg azon van, hogy a kvázirészecskék egy adott és meglehetősen behatárolt fizikai modellhez kötődnek, míg a részecskék nem. És, ahogy írtam, a rácsrezgéseket le tudnánk írni fononok nélkül is, mert azok nem elsődleges elvekből származnak, hanem egy elsődleges elvekből származtatott részecskék alkotta rendszer kollektív viselkedéséből. És ha pl. elhagyjuk a harmónikus oszcillátor-közelítést, akkor mindjárt nem lesznek fononjaink sem. :)
Igazad van!Sok más különbség is van.Például a fonon spinje nulla,míg a fotoné egy.A fonon terjedéséhez atomos közeg szükséges,míg a foton vákuumban is terjedhet.De ahogyan vannak egyfoton,bagy kétfoton állapotok,ugyanúgy van egyfonon vagy kétfonon állapotok.A kvázirészecske,valódi részecske megkülönböztetésről hallottam,olvastam,de nekem ezekhez képest más véleményem van.De nagyon érdekel,hogy Te hogyan képzele el a különbségeket.Mert én csak a legkisebb hullámhossz megjelenésében látom,hogy van egy diszkrétség benne,mert a rácsállandónál kisebb hullámhossz nem alakulhat ki.A "valdódi" részecskék nem egy rács mozgásállapotához kapcsolódnak,hanem egy kontinuum közeghez.Így a részecske hullámhossza akármilyen kicsi lehet,mert nincs rács.
Értem,hogy mire gondolsz,teljesen érthető.Rengeteg könyvben olvastam erről,és írták,hogy matematikai trükkök,például a fonon a rácsrezgések részecskeként való megszemélyesítése.De ezzel nem értek egyet,mert Planck is csak matematikai trükknek vezette be a sugárzási törvény levezetéséhez a kvantált energia fogalmát.Einstein vette komolyan,és nevezte fotonnak,és lett "igazi részecske".A fonont Debey vette komolyan,és lett "igazi részecske".
De ha belegondolsz,akkor a hagyományos részecskék a mezőknek a kvázirészecskéi.A mező folytonos,nem olyan,mint egy kristályrács,ahol a rácsállandó a részecske hullámhosszának a minimuma.A kvázirészecskék ugyanúgy jönnek a leírásba,mint a hagyományos részecskék:a kommutációs reláció megköveteléséből.Csak a kvázirészecskék esetén ez a reláció a kristályrácsra(ami diszkrét),a másik esetben a mezőre(ami folytonos) vonatkozik.Ezenkívűl szerintem a kvázi és a nemkvázi részecskék ugyanolyan alapon részecskék.
Tehát egy modellben szereplő részecske akkor valóságos, ha az általunk elképzelt zöld emberkék is bizosan megalkotják ezt a fogalmat. Ha nem biztos, akkor csak egy matemati trükk. Egy részecske valóságossága ezek szerint a képzelőerőnket jellemző fizikai mennyiség?:-)
Azért, mert hordoz energiát és impulzus, miért hívod őket "valóságosnak"? Próbáltam elmagyarázni korábban a különbséget, nem volt világos? A kvázirészecskék kvázi egy matematikai trükk bizonyos soktest-problémák kezelésére. :)
A fonon és a foton tulajdonsága között a különség abból ered,hogy a fononnál létezik egy legrövidebb hullámhossz,ami a rácstávolsággal egyenlő.A rácstávolságnál kisebb hullámhosszú fonon nem gerjeszthető.A foton esetén nincs ilyen legrövidebb hullámhossz.A foton esetén a Stefan-Boltzman törvény T4-es energiafüggést mutat,vagyis T3-ös fajhőfüggést.A fonon esetén is a fajhőfüggés T3-el indul,de a Dulong-Petit törvénynek megfelelően eléri a 3R fajhőt,ahonnan a hőmérséklettől független lesz(túl nagy hőmérsékleten a fajhő a nemlinearitás miatt nőni fog,amit az izzógyárban dolgozó Bródy Imre fedezett fel).Ez a telítődés azért van,mert a fonon ekkor eléri a legrövidebb hullámhosszát,a rácsállandót.
A kvázirészecskék ugyanúgy hordoznak energát és impulzust,mint az "igaziak".A különbséget a legrövidebb hullámhossz létezésében látom,ami az "igazi" részecskéknél nulla,mert a mezők folytonosak,ellentétben a szilárd testekkel.
Hát mondjuk elkülöníthetőek és vizsgálhatóak legyenek azok a részecskék azon adott rendszeren kívül is. Az elektronok azonosíthatóak és különféle tulajdonságaik vizsgálhatóak mondjuk valamilyen szóráskísérletben, ill -modellben, valamilyen spinnel kapcsolatos kísérletben, ill. elméletben, stb., stb. A fononok egy fenomenologikus leírás részei, tulajdonképpen "matematikai trükkök". Teljesen jól elboldogulnánk nélkülük is, ha szükséges (mondjuk valami hiper-szuper számítószimulációval vagy valamilyen más matematikai trükköt kitalálva. De történetesen nagyon kényelmessé teszik bizonyos komplex rendszerek tanulmányozását, ezért nem akarunk nagyon nélkülük meglenni, ha már kitaláltuk őket. :) Az elektronokat ilyen értelemben nem kitaláltuk, hanem felfedeztük. Igen, ez talán a legjobb magyarázat: A pici zöld emberkék pár fényévvel odébb valamiképpen el kell, hogy jussanak az elektron koncepciójához (legalábbis elméletben), a fononokhoz meg nem feltétlenül.
Az kimaradt innen, hogy a fonon kvázirészecske, nem valódi, és mint ilyen csak egy soktest-probléma, vagy folytonosközeg-probléma, effektív megoldása. Ez annyit jelent, hogy a rendszert (ez esetben a hanghullámok terjedésének közegét de pl. szilárdtestek rezgéseit is le lehet írni fononokkal) helyettesíthetjük gyengén vagy nem kölcsönható részecskék jólismert modelljével. Ezek a részecskék fizikailag nem léteznek, de a helyettesített rendszer bonyolult kollektív rezgésállapotait ez a módszer matematikailag kezelhetővé teszik.
További példák kvázirészecskékre: elektronlyukak a félvezetőkben, rotonok szupravezetőkben és plazmonok plazmákban.
A fononokra sem teljesül a részecskeszám megmaradása.Ezért van az,hogy a fononok a furulya megfúvása előtt nem sorakoznak fel a fononok,hanem a megfúvásnák keltődnek.Majd a fülünkbe kerülve nem halmozodnak fel,mint valamilyen fonongáz,hanem eltünnek.Akárcsak a fotonokat,a fononokat sem lehet a részecskeszám megmaradásának sérülése miatt Bose kondenzálni.
A fotonok keltődhetnek és eltünhetnek.Emiatt a pozitív töltés helyén folymatosan kletődnek a fotonok,míg a negatív töltésnél folyamatosan eltünnek.De ha két követ egymáshoz ütünk,és szikra keletkezik,akkor is keltődnek fotonok.Szóval a fotonokra nem érvényes a részecskeszám megmaradás.(Ezért nem lehet Bose-kondenzálni,annak ellenére,hogy bozonok.)
"Ezt az energiát szedik a kölcsönhatást közvetítő fotonokból?
És ezek honnan jönnének, ha mindkettő csak begyűjti ezeket?"
A mező oszcillátorok összességéből áll.Ezeknek energiaszintjei vannak.A klasszikus mezőelméletben az oszcillátor energiája bármekkora lehetett,míg a kvantumelméletben diszkrét lesz.Ha valahova három foton jut,abban a pontban az oszcillátor a harmadik gerjsztett állapotba jut,ha utána öt lesz,akkor feljebb kerül az ötödik nívóra.Az erő a mező egy pontjában abból ered,hogy a fotonszám ott változik,vagyis az oszcillátor energiaállapota folyamatosan változik.Egy adott időegység alatt minél nagyobb a mező egy pontjának fotonszámváltozása,anál nagyobb a mező ottani térerőssége.
"Szerintem azért nevezikk virtuálisnak őket, mert nem lehet közvetlenül kimutatni őket, mint egy igazi fotont, vagy elektront."
Mivel a mezők térmennyiségeihez tartozó operátorokra felcserélési reláció teljesül,ezért a térmennyiségeknek van határozatlansága,inagdozása.Amikor ez kitesz egy teljes kvantumnyit,akkor beszélnek virtuális részecskékről.Ez abban különbözik a hanygományos részecskétől,hogy léte a határozatlansági relációból ered,nem pedig azért mert egy messzebb helyről odajött egy részecske.
"Szóval, kissé másképp fogalmazva: a mező (erőtér) eddig nekem azt jelenette, hogy ha bele teszünk valamit, akkor arra erő fog hatni. Mit keresnek itt részecskék (még, ha esetleg virtuálisak is :))
És ha vannak is részecskék, hogyan lesz jelenlétük eredménye az erő. "
Csak annyi történt,hogy a klasszikus mező nem tudja a kvantumelméletet teljesíteni,egy klasszikus fizikai objektum.Úgy tudja követni a kvantumelméletet,hogy bevezetnek olyan mezőkre vonatkozó operátorokat,amik sajátértékei a mérhető mennyiségek.Az operátorokra felírt felcserélési relációk biztosítják azt,hogy a mennyiségek kvantáltak legyenek.Ennek az egésznek a következménye az lesz,hogy a mezőt nem egy folytonos közegnek kell tekinteni,hanem darabos,kvantált anyagnak.A kvantumjai a fotonok,más mezőknek más részecskék.
Az erő ugyanúgy a mezőből származik,mint a klasszikus mezőelméletben,csak a kvantumos változatban a mező "szemcsés", a térmennyiségek csak diszkrét értékeket vehetnek fel.
A fotonok áramlása a vonzóerő kialakulásához kell.De a töltések akkor is vonzák egymást,ha egy akadály megakadályozza őket abban,hogy egymás felé mozogjanak,gyorsuljanak.Ilyenkor az akadályhoz tapadva nyomást fejtenek ki az akadályra.
"Nem tanultam fizikát, és nem tudom, mit jelent az a szó, hogy a kölcsönhatást részecskék (ha egyáltalán azok, de használjam most ezt a szót) közvetítik. "
A klasszikus térelméletben a részecskék között kontinuum mezők közvetíti a kölcsönhatást.(Faraday elektromágneses elmélete forradalmi volt,mert a távolhatás helyett bevezette a közelhatást,ahol a mező,mint anyag közvetiti véges sebbességgel,fénysebességgel,a kölcsönhatást.Nemcsak az elektromágneses kölcsönhatást,hanem az erős és gyenge kölsönhatást is mezők közvetitik.)
Azzal,hogy a mezőket kvantálják,úgy már nem kontinuum mezők hanem,kvantált mezők közvetítik a kölcsönhatásokat.Ezek a kvantumok,vagy meződarabok a részecskék,amik közevítitik a kölcsönhatásokat.
"De talán azt jelentheti, hogy a kölcsönhatás impulzuscsere, és ezen az impulzusokat hordják-viszik a két kölcsönható test között a részecskék. "
Igen.Például a klasszikus elektrodinamikában a folytonos elektroágneses mező hordozott impulzust,illetve perdületet(ezt felfüggesztett feltöltött hengerkondenzátor kisütésével lehet észrevenni).Amikor a mezőt kvantálták,akkor továbbra is a mezők hordozzák a lendületet és a perdületet,csak a mezők nem kontinuumok(mint valami folyadékok),hanem darabosak,és ezeket részecskéknek tekintik.
Igen,a sztatius térerősséget az okozza,hogy egy pontban változik a fotonszám.
A hagyományos elektromágneses hullámok(mint a fény) esetén a térerősség periodikusan változik,de a fotonok sztatikus tér esetén is változik.
Mert ahol nincs fotonáramlás,ott a térerősség nulla.
Az elektromágneses hullámoknál a fotonszám változás nem egyenletes,hanem szinusosan változik. bra(i)E(x,y,z,t)ket(j) mátrixelem akkor nem nulla,ha i fotonszámállapot és a j fotonszámállapot eltérő.
"Vagy nem szabad őket rúddal leválasztani, mert íly módon elválasztva ugye nem mozognak egymáshoz képest, és valahogy mégsincs eredő kölcsönhatás? "
A vonzó kölcsönhatás ugyanaz akkár mozognak a tőltések,akár nem,csak ha állnak akkor egy másik erő is hat,és a két erő eredője nulla. De a vonzóerő müködik,a fotonok ugyanugy áramolnak,csak a vonzóerő az akadályra fejt ki nyomást,de a töltések az akadály miatt nem tudnak gyorsulni.
Szerintem az elte anyagfizikai tanszék oldalán valamelyik munkatársat kérdez efelől,mondjuk email formájában.Nagyon közvetlenek,van egy tanár aki mindenben segít,még az anyagfizikán kívűli kérdésekben,például léptetőoperátorokban,meg minden dologban.Megadnám a tanár nevét ha érdekel,elküldeném az emailcímedre.
Sziasztok! Nem érdekel valakit egy Feynman Mai fizika 1-9 sorozat? Nagyon jó állapotban vannak, nincsen rajtuk szakadás vagy firka. Érdeklődni: kiss_v@freemail.hu
Köszönöm. Azt hiszem, az utolsó mondat tette helyére a dolgot. Ez a "kölcsönhatást közvetítő részecske" két modell fogalmainak a keverése. Mintha az áltrelben gravitációs erőről beszélnénk.
