Энергетический спектр: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
дополнение, источники |
→Щель в спектре: пунктуация |
||
Строка 29:
Для одночастичной системы, такой как электрон в атоме водорода, основное состояние устроено просто: по определению, частица занимает наинизший энергетический уровень. В системе многих невзаимодействующих частиц-[[фермион]]ов (например, таковыми часто можно приблизительно считать электроны в твёрдом теле) основное состояние выглядит так: нижние одночастичные энергетические уровни заполнены частицами, а уровни выше определённой энергии свободны. В системе многих взаимодействующих частиц основное состояние, также называемое «[[физический вакуум]]», может быть устроено очень сложно, особенно если взаимодействие сильно или имеется самодействие, как в [[Теория Янга — Миллса|теориях Янга — Миллса]].
Если между заполненными и свободными энергетическими уровнями в системе невзаимодействующих или слабо взаимодействующих фермионов имеется область энергий, где энергетических уровней нет вообще, говорят, что в энергетическом спектре имеется щель. Если спектр устроен подходящим образом, то, затратив энергию, равную ширине щели, можно переместить частицу с наивысшего занятого уровня на наинизший свободный и тем самым перевести всю многочастичную систему из основного состояние в первое (наинизшее по энергии) возбуждённое. В более сложных системах, таких как спиновые [[Решёточная модель (физика)|решёточные модели]] или теории Янга — Миллса, может быть невозможно выделить одночастичные уровни и одночастичный спектр, поскольку невозможно рассматривать одиночные частицы, но и в этом случае щелью (точнее, спектральной щелью, {{lang-en|spectral gap}}) называют энергию, необходимую на перевод системы из основного состояния в первое возбуждённое, то есть разность энергий этих состояний. Щель может быть и нулевой.
В спектре электронов в материале-полупроводнике наивысшая заполненная зона называется валентной зоной, наинизшая свободная зона — зоной проводимости, и между ними имеется щель, называемая [[Запрещённая зона|запрещённой зоной]] (ширина запрещённой зоны — {{lang-en|band gap}}). В контексте уравнения Дирака в физике элементарных частиц аналогом заполненной валентной зоны является [[море Дирака]], ширина щели равна удвоенной массе, и щель в этом случае, как и в случае теорий Янга — Миллса, называют массовой щелью ({{lang-en|mass gap}}).
| |||