Поделиться

Большой англо-русский и русско-английский словарь

zero-point oscillations

Англо-русский словарь технических терминов

zero-point motion

Физическая энциклопедия

НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ

- флуктуации квантовойсистемы (обычно квантового поля) в основном (вакуумном) состоянии. Н. к. <возникают вследствие соотношения неопределённостей и не имеют классич. <аналога. Они обладают энергией 15005-99.jpg- нулевой энергией.

При квантовании свободного бозонного полякаждой моде с волновым вектором k и частотой 15005-100.jpgотвечает осциллятор. уровни энергии к-рого

15005-101.jpg

nk - числа квантов поля с импульсом hkи энергией 15005-102.jpgВ основном состоянии квантов нет (nk = 0), но энергияотлична от нуля и равна 15005-103.jpgПолная энергия Н. к. получается суммированием по всем модам:

15005-104.jpg

она расходится ( ультрафиолетовая расходимость). Приквантовании свободного фермионного поля возникает похожая расходящаясясумма, но противоположного знака - это энергия заполненного "моря Дирака"(см. Дырок теория Дирака). Если числа бозонных и фермионных степенейсвободы совпадают, расходимости в нулевой (вакуумной) энергии становятсяменее сильными, а в суперсимметричной теории (см. Суперсимметрия)15005-105.jpg=0.Это важно при учёте гравитации, универсально взаимодействующей с любойформой энергии, в т. ч. и с вакуумной, к-рая проявляется в ур-ниях Эйнштейнав форме космологич. постоянной (15005-106.jpg -члена).Согласно наблюдат. данным,15005-107.jpg -членблизок к нулю с большой точностью, поэтому в теории должен существоватьмеханизм зануления энергии вакуума. Очень возможно, что введение суперсимметрпи- шаг в этом направлении.

Без учёта гравитации расходимости в 15005-108.jpgмогутбыть устранены соответствующим переопределением начала отсчёта энергии, <однако в нек-рых случаях могут оставаться нетривиальные конечные части, <как в случае т. н. эффекта Казимира (Н. Casimir, 1948), когда поле квантуетсяв пространстве с границей. В этом случае частоты 15005-109.jpgзависят от параметров пространства. В результате и 15005-110.jpgначинает зависеть от этих параметров. В простейшем случае одно из измеренийпредполагается ограниченным (размером L), и параметром, от к-рогозависит вакуумная энергия, является длина L. Такая ситуация реализуется, <напр., при квантовании эл.-магн. ноля между бесконечными параллельнымипроводящими пластинами (в этом случае L - расстояние между пластинами).Теоретич. вычисление конечной части вакуумной энергии приводит к величине

15005-111.jpg

к-рая блестяще совпадает с результатамиэксперимента по измерению силы притяжения двух проводящих пластин в вакууме. <Тем самым эффект Казимира делает Н. к. наблюдаемыми.

Лит.: Бьёркен Дж. Д., Дрелл С. Д.,Релятивистская квантовая теория, пер. с англ., т. 2, М., 1978; БирреллН., Девис Р., Квантованные поля в искривленном пространстве - времени, <пер. с англ., М., 1984; Ициксон К., Зюбер Ж.-В., Квантовая теория поля, <пер. с англ., т. 1, М., 1984.

Я. И. Коган.

Физическая энциклопедия

НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ

в твёрдом теле- квантовомеханич. движение частиц твёрдого тела при Т =0 К. Приклассич. 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 локализованныеатомы на узлах кристаллич. решётки (в минимумах потенциальной энергии).При квантовомеханич. описании финитному движению частицы в потенц. ямеотвечают дискретные уровни энергии. Напр., при движении частицы водномерной потенц. яме U(x )это 15005-112.jpg... (рис.), причем основное состояние определяется энергией 15005-113.jpgрасположенной выше 0. Частота Н. к. равна 15005-114.jpgамплитуда определяется областью локализации - расстоянием х= АВ.

15005-115.jpg

В большинстве случаев движение атомовв кристалле можно рассматривать как совокупность независимых гармонич. <колебании (мод) с разными частотами 15005-116.jpgВ квантовой теории каждой моде соответствует осциллятор, уровниэнергии к-рого 15005-117.jpgЗдесьиндекс i нумерует разл. моды, ni - целые числа- номера возбуждённых состояний осцилляторов. При этом энергия Н. к. длякаждой моды соответствует значениям ni =0, а суммарнаяэнергия Н. к. системы 15005-118.jpg15005-119.jpgВлияниеН. к. на свойства системы при низких темп-pax особенно существенно, когдаамплитуда Н. к. велика. Так, для Не амплитуда Н. к. сравнима с расстояниеммежду частицами, что определяет отсутствие кристаллизации (при нормальномдавлении) даже при Т =0 К (см. Гелий жидкий, Квантовая жидкость )иособенности крпсталлич. фазы при высоких давлениях (см. Гелий твёрдый, <Квантовый кристалл). Для атомов поляризованного по спинам атомарноговодорода большая амплитуда Н. к. приводит, по-видимому, к возможности существованиягазовой фазы при Т =0К (см. Квантовый газ).

Н. к. влияют на значение параметра порядкасистемы в основном состоянии и иногда полностью определяют структуру дальнегопорядка в низкотемпературных фазах (см. Дальний и ближний порядок). Длянизкоразмерных систем, особенно для одномерных, Н. к. могут вообще разрушитьдальний порядок при низких темп-pax (см. Квазиодномерные соединения). Приконечных темп-pax роль Н. к. определяется из сравнения амплитуды Н. к. <с амплитудой тепловых колебаний в системе.

Лит. см. при ст. Динамика кристаллическойрешётки.

А. Э. Мсйерович.

Русско-английский политехнический словарь

zero-point motion

* * *

zero-point oscillations