Roton

Zależność dyspersji rotonów, przedstawiająca energię kwazicząstki E(p) w funkcji pędu p. Kwazicząstka, której pęd generowany jest w lokalnym minimum energetycznym, nazywana jest rotonem.

W fizyce teoretycznej roton jest elementarnym wzbudzeniem lub kwazicząstką , obserwowanym w nadciekłym helu-4 i kondensatach Bosego-Einsteina z interakcjami dipolarnymi dalekiego zasięgu lub sprzężeniem spinowo-orbitalnym . Relacja dyspersji wzbudzeń elementarnych w tej cieczy nadciekłej wykazuje liniowy wzrost od początku, ale wykazuje najpierw maksimum, a następnie minimum energii jako pęd wzrasta. Wzbudzenia o pędach w obszarze liniowym nazywane są fononami ; te, których pędy są bliskie minimum, nazywane są rotonami. Wzbudzenia o pędach bliskich maksimum nazywane są maxonami .

Termin „podobny do rotonu” jest również używany w odniesieniu do przewidywanych trybów własnych w metamateriałach 3D przy użyciu sprzężenia poza najbliższym sąsiadem. Obserwację takiej „podobnej do rotonu” zależności dyspersyjnej wykazano w warunkach otoczenia zarówno dla fal ciśnienia akustycznego w metamateriale kanałowym przy częstotliwościach słyszalnych, jak i poprzecznych fal sprężystych w metamateriale w mikroskali przy częstotliwościach ultradźwiękowych.

modele

Pierwotnie widmo rotonów zostało fenomenologicznie wprowadzone przez Leva Landaua . Obecnie istnieją różne modele , które próbują wyjaśnić widmo rotonów z różnym skutkiem i fundamentalnością. Wymaganiem dla każdego modelu tego rodzaju jest wyjaśnienie nie tylko samego kształtu widma, ale także innych powiązanych obserwacji, takich jak prędkość dźwięku i współczynnik struktury nadciekłego helu-4 . Spektroskopię mikrofalową i Bragga przeprowadzono na helu w celu zbadania widma rotonów.

Kondensacja Bosego-Einsteina

Zaproponowano i zbadano również kondensację rotonów Bosego-Einsteina . Jego pierwsze wykrycie odnotowano w 2018 roku. W określonych warunkach minimum rotacyjne powoduje powstanie krystalicznej struktury przypominającej ciało stałe, zwanej supersolidną , jak pokazano w eksperymentach z 2019 roku.

Zobacz też

Bibliografia

Feynman, RP (1 kwietnia 1957). „Nadciekłość i nadprzewodnictwo” . Recenzje współczesnej fizyki . 29 (2): 205–212. Bibcode : 1957RvMP...29..205F . doi : 10.1103/RevModPhys.29.205 .