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[资料]熵的世界2 [复制链接]

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离线henryharry2

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只看该作者 100楼 发表于: 2017-11-07  粉丝: 4   好友:3
Jahn-Teller效应
Jahn-Teller失稳可以这样表述:对处在简并电子态的多原子分子,其几何构型是不温度的,除非分子中所有原子排成一直线或分子中含有奇数个电子,因而产生二重简并(Kramers简并)。电子态简并包括轨道简并和自旋简并。Kramers简并被排除在Jahn-Teller定理之外,因为它基于时间反演对称性,不受构型畸变的影响。对于固体而言,Jahn-Tell定理可以这样来叙述:晶体中的离子的基态在没有微扰存在时,如果是轨道简并的,则晶体将畸变至低对称相以消除简并。
For 二硼化镁,in which anomalous two-gap superconductivity was observed, the E∧ e Jahn-Teller Effect produced by the coupling of two σ orbitals of the two-dimensional  graphite-type B layer to the doubly degenerate e vibrations was considered in the pseudo-spin model [J. Yu, Y. W. Son, and J. Ilm, Physica C 388, 135(2003).], and it was shown that the hopping motions of the holes in the σ states, constrained by the accompanying phonons, results in a nontrivial superconducting state with multiple order parameters.
离线henryharry2

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只看该作者 101楼 发表于: 2017-11-09  粉丝: 4   好友:3
凝聚态物理-化学简明术语对照表
凝聚态物理-化学简明术语对照表
分子 固体
分子轨道法 紧束缚法
分子轨道晶体轨道或能带轨道
HOMO 价带;顶部为费米能级
LUMO 导带
HOMO-LUMO能级差 能隙
Jahn-Teller畸变 Peierls形变
高自旋 有磁性
低自旋 无磁性


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只看该作者 102楼 发表于: 2017-11-14  粉丝: 4   好友:3
持续电流
理论疑问
我们知道,将一超导圆环放在磁场中并冷却到临界温度以下,突然撤去磁场,则在超导环中将产生感生超导电流。实验发现,此电流可以持续几年也未发现有明显变化。根据BCS电子配对理论,超导圆环内的电子全部配对成功,那么这两束电子是如何形成超导电流的?它们又是如何保证几年都不发生碰撞?目前还有待证明。
或许“薛定锷蛋”理论可以给出一个解释,由|薛定锷鸡> →|薛定锷蛋> → |薛定锷鸡>的跃迁与电子→声子→电子的自能过程同构,“薛定锷蛋”是自对偶的,这样就可以产生持续电流。
离线jackdo

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只看该作者 103楼 发表于: 2017-11-14  粉丝: 26   好友:23
19世纪中叶,天文学观测表明天王星的轨道的观测结果和理论有偏差,两位天体力学家,英国的阿当斯(J. C. Adams)与法国的莱弗里耶(J. J. Leverrier)几乎不约而同地进行理论探讨,归因为轨道外围有一颗未知行星的微扰所导致的。还进而根据实测的轨道来倒推该行星的可能位置,1846年莱弗里耶还促使柏林天文台的望远镜对该区域进行搜索,当夜就发现了海王星。与理论预测位仅差约一度。到20世纪,人造卫星与宇宙飞船的发射,也都依赖于理论对其轨道的计算,精确而成功地指导了航天实践。这也是经典力学以其精密的确定性和可预测性给人们极其深刻的印象。
高出云端
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只看该作者 104楼 发表于: 2017-11-16  粉丝: 4   好友:3
坏消息
如果短程势的尺度是被散射粒子的de Broglie波长的量级,Schwinger指出仅仅通过观察低能散射光谱以及束缚态是不可能决定短程势的形状的。等效程理论与势的形状无关,这是一般原理,但严格讲,对非零角动量我们应该采用等效程理论;Drukarev就是这样处理的,于是发现宽度Γ依赖于势的等效程(范围)。在巨共振的情况下,短程势几乎但不足以获得一个束缚态,所以共振呈连续状,正如在阱口一样。随能量变化的形状共振的宽度,对不同的短程阱都做过理论的研究,也曾试图把观察到的行为同原子性质或分子大小的变化联系起来,但Schwinger的理论排除了散射的精确解。这对于现有量子理论框架来说是个坏消息,提示“薛定锷蛋”理论可能才是正确的出发点。特别是,铁基超导体中发现的超导转变温度随砷或硒到铁面的距离有关,其包络曲线与巨共振的包络曲线有着明显的相似性。
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只看该作者 105楼 发表于: 2017-11-19  粉丝: 4   好友:3
单电子键
氢分子离子中的单电子键的强度大约是氢分子中电子对键的一半。包含单电子键的分子,一般说来是较不稳定的。而且,两个原子间生成一个单电子键,这两个原子必须是同样的或者是很类似的。单电子键是少见的。在已经报到的氢分子的33种激发态中,有20种激发态的原子核距离与氢分子离子的数值1.06Å接近;因此这些激发态大概可以看成是与氢分子离子相当,它们各有一个单电子键,和另一个处于外轨道的电子,后者仅有很小的成键或反键作用。碱金属的双原子分子也有类似的激发态。可以把它们解释成为一个分子离子,其中有一个单电子键,加上一个结合的不牢的外电子。它们的原子核间距离比对应的基态的距离大约大0.3Å。铁磁性金属是仅有的单电子键在其中起重要作用的其他一类物质。在这些物质中,原子内层电子和成键电子间的自旋相互作用,使其中一些成键电子对分裂成具有平行自旋的不配对电子。
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只看该作者 106楼 发表于: 2017-11-22  粉丝: 4   好友:3
熵的统计表达式
Boltzmann的观点是:在某种意义上说,动力方程是正确的物理情形会以压倒的优势频繁地发生。这种观点是难以接受的。因为今天我们既能用计算机也能在实验室通过实验证明,至少在经历有限的时间周期以后,玻尔兹曼动力方程是不正确的。这事实表示Boltzmann的熵的统计解释的局限性,还是表示对某些类型的初始条件来说热力学第二定律失败了?这个物理图像是十分清楚的:速度反演产生粒子之间的在宏观范围内的相关,在从t到2t的期间可以指望反常相关的消失,在反常相关消失之后,系统再次表现出“正常”行为。简洁地说,熵产生可以被理解为在0到t时刻的时间间隔内与速度分布的“麦克斯韦化”相联系,但在t到2t的时间周期内,它应与反常相关的衰变相联系。
这样,Boltzmann方法处理这类情况的失败就不难理解了,我们需要一个显然与相关有关的熵的统计表达式。
让我们考虑正定的量 Ω = tr(ρ*ρ) = Σ(对角项)平方 + Σ(非对角项)平方。
和量子力学的几率算符一致,迹算符代替了相空间上的积分。而产生和湮灭算符则是针对“薛定锷蛋”而言的,在量子力学中,阶跃算符或位移算符是厄密共轭的,但不是厄密的,但是在“薛定锷蛋”理论里,产生和湮灭算符是自伴(self-adjunction)的。
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只看该作者 107楼 发表于: 2017-11-23  粉丝: 4   好友:3
线性热力学
Roger Caillois问道:“卡诺与达尔文能够都正确吗?” 让我们强调一下物理学和化学在基本概念上的区别。在经典物理学中,我们至少可以想象出一些可逆过程,例如无摩擦的摆的运动。在动力学中对不可逆过程的忽视总是对应于一种理想化过程。在化学中,情况就完全不同了。这里,定义化学的那些过程,即以反应速率为特征的化学变化过程。由于这个原因,化学不能被归约为经典力学或量子力学(在其中过去和未来起着等价作用)所据以建立的理想化。可以预期,所有可能的不可逆过程都在熵产生中显现出来。它们中的每一个都通过速率或流J与相应的力X的乘积而参加进来。单位时间里总的熵产生P是这些贡献之和。它们中的每一个都通过乘积JX而显现出来。
现在来说Onsager的线性热力学领域中的第二个一般结果。我们已经谈到过某些热力学的势,其极值相当于平衡态。孤立系统的熵S和给定温度下封闭系统的自由能F就是这样的势。近平衡态系统的热力学也引进了这样的一个势函数。特别是,这个热就是熵产生P本身。实际上,最小熵产生原理表明了,在Onsager关系成立的区域(即线性区域),系统朝着某个定态演化,这个定态的特征是具有和系统的外加约束相容的最小熵产生。这些约束是由边界条件确定的。例如,它们可以对应于系统中保持在不同温度上的两个点,或者对应于连续地维持一个反应并吸收其生成物的某个物质流。
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只看该作者 108楼 发表于: 2017-11-29  粉丝: 4   好友:3
零电阻现象
这实际上包含两个问题。一是怎样解释微波引起的上述磁阻振荡,二是解释在振荡谷处的零电阻行为。通常二维电子系统中热电子对电阻贡献应为正值,不可能导致零电阻的出现。因此,不能将磁阻振荡简单看做是微波共振吸收导致的热电子效应。对微波磁阻振荡谷处的零电阻现象,目前主流的看法是,这是一种根源于二维电子系统在微波激励下的负电阻状态的一种表观现象。然而,理论分析表明,二维电子系统在微波激励下的负阻状态是不稳定的,系统必须自发调节,直到将均匀的二维电子气变成一块块局部电阻为零的电流畴。有一些理论模型认为,微波磁阻振荡并不会导致二维电子系统出现负电阻状态。
如果在微波激励下二维电子系统果真形成电流畴,从较大的尺度上看,在样品内部必然存在微波诱导的稳恒的直流环流;另外,系统在不稳定的负阻状态下自发调节形成电流畴的动态过程,预期也会产生一定的噪声。但目前这些都还未被实验证实。用“薛定锷蛋”理论理解二维电子系统在微波辐照下的零电阻现象,或许就不会存在这些困惑和矛盾了,振荡谷处负电阻状态正是“薛定锷蛋”的状态,这是得到实验支持的;“薛定锷蛋”是一种内禀的对称性,不会产生噪声。
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只看该作者 109楼 发表于: 2017-11-30  粉丝: 4   好友:3
量子Hall效应
如果费米能量正好处于两个朗道能级之间的中点,就可得到值为ħω/2的最大激活能。实验结果对于硅MOSFET和砷化镓-铝镓砷异质结构的激活能与磁场的关系,结果与预期曲线E=ħω/2符合的相当好。直到现在,还不清楚激活能的测量值向更高的值有一个小的有规则的移动是否源于激活电阻率中与温度有关的前因子,还是源于多体效应引起的能隙增宽。迁移边缘位于朗道能级中心附近这一假设,得到了下述事实的支持,即对于实验中的样品,朗道能级中的状态只有百分之几是扩展的。从对激活能与朗道能级填充因子的关系的系统分析中,能够确定态密度。出乎意料的是,态密度(DOS)有限,且在60%的迁移能隙中近似为常数。因为,如果DOS在3kT的能量范围内急剧变化,费米能量与温度有关,用这种方法精确确定朗道能级中心附近的DOS是不可能的。但是,很多实验都获得了类似的结果,但未能给出理论解释。考虑到朗道能级的中点ħω/2正是“薛定锷蛋”占据的位置,用“薛定锷蛋”理论理解量子Hall效应可能更合适,在低温下,零点能将和“薛定锷蛋”纠缠在一起,不分彼此。或许就不再有这些困惑了。
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只看该作者 110楼 发表于: 2017-12-05  粉丝: 4   好友:3
共性
近年来非常规超导体的研究一直是凝聚态物理学的一个热点,这个家族的成员越来越多,这些成员之间既有明显的不同之点,也有值得注意的某些共性。首先来看BEDT为代表的有机超导体与铜酸盐超导体,两者有不少共同之点:都具有准二维的层状结构,低浓度的载流子,高的上临界场强,短的相干长度,特别是垂直层面方向的超导性可能是通过Josephson隧道效应来实现的。Uemura等测量了不同超导材料的μ子自旋弛豫(μSR)时率σ,从而提供了进一步的信息。他们将极化μ子束射入磁化了的超导体中,极化丧失的时率σ取决于局域场强的大小,也和London穿透深度λ有关。
时率σ正比于超导载流子的浓度,超流密度是描述超流响应的一个重要物理量,是连接超导微观机理与宏观电磁学的一个重要参量。时率σ反比于磁穿透深度的平方,这是London方程的一个重要推论。超流密度与磁穿透深度的这种联系是Meissner效应的体现。超流密度大的超导体,屏蔽磁场的作用强,磁场的穿透深度必然很短。实验的结果表明,超导转变温度正比于σ,只有当载流子浓度超过一定值后,方始和正比关系有所偏离。
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只看该作者 111楼 发表于: 2017-12-09  粉丝: 4   好友:3
半个态
总之,从聚乙炔传输机理的研究中可以看出,各种电荷传输模型都能解释一些特定的实验现象,它们有力地推动了共轭聚合物理论和实验的研究,但聚合物的电荷传输机理,还远远没有搞清,有许多问题有待进一步的研究。由“薛定锷蛋”理论似乎可以构造出一个聚乙炔的统一理论。其一,“薛定锷蛋”和能带模型或跳跃模型对偶。其二,由|薛定锷鸡>→|薛定锷蛋>→|薛定锷鸡> 的跃迁类似于一种超晶格结构,与Peierls相变对偶。第三,假设由|薛定锷鸡> →|薛定锷蛋>的跃迁和由|薛定锷鸡>←|薛定锷蛋>的反向跃迁构成束缚态;由|薛定锷鸡>→|薛定锷蛋>→|薛定锷鸡> 的跃迁构成连续态。那么占据半个局域态和半个扩展态的电子看起来就像荷电孤子。
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只看该作者 112楼 发表于: 2017-12-15  粉丝: 4   好友:3
高压技术
值得注意的是,在采用了特殊技术后(如高压技术、薄膜技术、极快速冷却以及非晶无序技术等),以前不能显示出超导电性的许多元素,现在也已在一定条件下出现了超导态。例如,在常压、室温下为半导体的锗和硅,在约120千巴下,硅进入一种金属态,在6.7K变为超导态;在115千巴下锗同样进入金属态,测得其超导转变温度5.35K。其他一些在常压下不显示有超导电性而在高压下已发现具有超导电性的元素还有铯、锶、钡、钪、镧、钇、铈、磷、砷、锑、铋、硒、碲等。高压下超导的现象是违反BCS理论的,按照BCS理论,增加压力不会使超导转变温度上升,反而会使超导转变温度下降。高压现象需要“薛定锷蛋”理论来解释,按照“薛定锷蛋”理论,局域态由|薛定锷鸡> →|薛定锷蛋>的跃迁和由|薛定锷鸡>←|薛定锷蛋>的反向跃迁的构成,扩展态由|薛定锷鸡>→|薛定锷蛋>→|薛定锷鸡>的跃迁构成,由|薛定锷鸡>→|薛定锷蛋>→|薛定锷鸡>的跃迁加上一个由|薛定锷鸡>←|薛定锷蛋>←|薛定锷鸡>的反向跃迁构成了服从玻色统计的赝Cooper对。这有点儿像渗流相变,这可以解释化合物超导体中从绝缘体相或半导体相到金属相的相图。
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只看该作者 113楼 发表于: 2017-12-18  粉丝: 4   好友:3
超导元素
第一位怀疑过渡元素描述的正确性的是Fermi,他指出径向方程中的离心项是能解释过渡元素特征的一项。在周期表中,超导元素的分布特征是:(1) 周期表上部的超导元素比表下部的要少。(2) 超导元素集中在周期表中部。上述两点用“薛定锷蛋”理论都可以解释,周期表下部,元素d和f壳层的离心力比较大。在周期表中部,相当于量子化学中半键的情况,有利于超导电。我们先讨论一下周期表右边的几个超导元素:锌、镉、汞、铊、稼、铅和锡。这几种元素全都突破了准粒子的现有描述,现有描述远不是完整的。假若准粒子近似理论成立,标志着独立的粒子模型是可信的。如果我们来研究多电子原子的特性,最受关注的也就是准粒子描述开始失效。
对所有具有内壳层的原子,剥离一个内壳层电子需要足够的能量以使双激发处于接近内壳层谱的能量处。双激发不一定要包括两个价电子,它们也可包括一深层内壳层电子激发,以及一价电子激发,在这种情况下双激发谱处于相联系的内壳层电子谱之上。由于这个原因,单独讨论内壳层激发及双激发组态也就不太实际。取决于能量间隔,在相同的谱中单电子及双电子激发,在能量上可以重叠。
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只看该作者 114楼 发表于: 2017-12-20  粉丝: 4   好友:3
广义动量
在低场下,芯外的准粒子激发对低能态密度的贡献更大些,在最低阶近似下,准粒子在费米面的态密度为:ρ(H) ~ √H。这个公式最早由Volovik得到,是d波超导体的一个很重要的性质。它意味着在研究磁通的热力学和动力学行为时,可以忽略磁通涡旋芯中的激发,只需近似考虑涡旋芯外面元激发的贡献。这将大大简化d波超导体混合态中元激发性质的研究。低温下,准粒子对比热系数C/T的贡献正比于准粒子的态密度。因此,混合态中准粒子激发对比热的贡献低温下也正比于√H。C~T√H。d波超导体的比热随磁场的这种依赖关系,不同于s波超导体的低温比热行为。在s波超导体中,由于低能态密度正比于磁场H,低温比热也正比于H。
实际上,由“薛定锷蛋”理论也可以推导出Volovik关系,已经证明,如果用超导螺线管代替用来产生磁通量的螺线管,由Aharonov-Bohm效应的衍射条纹可以发现螺线管包围的磁通量量子化单位是ћc/(2e)。因此得到电子束位相变化Δθ,Φ = nћc/(2e)。为了解释这一现象,BCS理论假定了在超导体中的电子运动的很慢,超导体中电子位相变化与nћc/(2e)的值相同(因为mv = p =0)。超导体内绕中心孔的相位积分为∮p•dl = ∮(mv - eA/c)•dl,BCS理论假设mv比矢量势小得多,忽略了mv。其实,如果像“薛定锷蛋”理论那样在广义动量中保留mv,很简单地就可以得到Volovik效应,这是自然量子化的,不用作半经典近似。
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只看该作者 115楼 发表于: 2017-12-22  粉丝: 4   好友:3
Hund法则
Hund第一法则指出,原子内部的相互作用将把这个原子的所有电子的自旋排列在一个方向上。假如一个原子的自旋向上,则它将倾向于吸引自旋向上电子而排斥自旋向下电子,因此可以预期在金属中也会出现类似于孤立原子的情形。按这种考虑,我们可以假设,金属中每个原子的总自旋在任何瞬间都有自保持倾向,因此,在比d电子渡越时间长的期间内自旋值是能够保持恒定的。由于能带运动,一个原子的电子要经常改变,但因为电子运动之间的关联性,原子的磁矩却能保持恒定。在这些情况下,我们宁可认为自旋是系结于原子,而不是系结于单个电子。由此我们已看到了因关联效应的存在,从能带模型中冒出一个Heisenberg模型的可能性。
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只看该作者 116楼 发表于: 2017-12-27  粉丝: 4   好友:3
边缘理论
这个假设,最初完全是经验的,接下来有人导出这个结果,这个形式的电子极化率对应着光电导率σ (ω),在近截断处有锐的峰。通过拟合实验,调节ω可以使得这个电导率与中红外吸收峰拟合得很好。下一个问题是考虑这种极化率对Fermi液体中的电子和空穴激发产生怎样的影响。相应的自能修正Σ可以得出谱权重Z的响应值,当趋近Fermi面时,它缓慢地趋于零。这样,这个理论提出的极化率,提供出一个足够大的电子-电子相互作用,使得Fermi液体理论失效,虽然是弱度的失效。这个关于极化率形式的经验假设,被证明是一个有效的理论概念,因为如此简单的假设可以给出如此多不同实验物性的定量的符合。例如,自能修正Σ给出正比于1/T的寿命,它与低能电阻率的温度线性行为吻合,这是最佳掺杂铜氧化物的典型特征。在光频部分,它给出了一个似乎正确的Drude部分。此外还给出了反常的核自旋弛豫、Raman散射中的反常宽背景、隧道及光电子谱、热容及高的超导转变温度值等等的定性解释。
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自动劈裂
电子型掺杂高温超导体的电子结构具有两带的特征的一个重要证据来自电子输运实验。这些输运实验包括Hall系数测量、磁阻测量、热电势测量和Nernst系数测量。与空穴型超导体明显不同的是,电子型超导体的Hall系数和热电势随温度的变化随温度的改变与正、负号的改变,而Hall角的改变则很小。磁阻及Nernst系数也表现反常。所有这些实验数据很难用一种载流子的属性来解释,但如果假设有两种载流子的存在,这些结果通常能够得到合理的解释。样品的Hall系数随温度变化出现符号的改变,这个符号的转变能够从两带(一个电子带和一个空穴带)的贡献得到。“薛定锷蛋”理论可以自然地解释两带的出现,由|薛定锷鸡>→|薛定锷蛋>的跃迁转过的相位是π,相当于Fermi子转过了2π,当Fermi子转了2π后,必须改变符号。当由|薛定锷鸡>→|薛定锷蛋>→|薛定锷鸡> 的跳迁产生的关联通道刚好跨过Fermi面时,Brillouin区就会自动劈裂成一个电子带和一个空穴带。
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可比
发现铁基超导体后不久,便证实其与铜氧化物超导体及铜酸盐类化合物具有一些相似的性质。铁基超导体也是层状准二维超导体,铁磷(硫)层的电子结构起了关键作用。铁和铜都是过渡金属,其超导电性与磁性紧密相关,其母体呈现长程磁有序态。随着掺杂或加压,长程序被压制,进而产生超导电性。但是,铁基超导体不同于铜基超导体,它是一个多d轨道的复杂系统,电子-电子关联没有铜基强。由于这些不同点以及多轨道系统的复杂性,理论研究对铁基超导还存在许多不同观点。最重要的理论分歧在于铁基超导体的关联强度,基于弱关联的理论在对铁磷族化合物的研究中占据了上风。但是随着铁硫族化合物的发现,弱关联的理论越来越受到挑战。另一方面,强关联的理论在许多方面都只是基于一些唯象的分析,一直缺乏一个有效的强关联微观模型,这使得许多结果缺乏可信度。弱关联和强关联的定义其实都是比较模糊的。
如果非要说清楚,弱关联系统的物理性质主要由Fermi面附近的电子决定,或者说电子的动能比其他能量要大很多。在强关联系统里,电子-电子相互作用起很重要的作用,和动能可比。
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