元激發(fā)的物理學(xué)原理分析
元激發(fā)是固體物理中非常重要的一個(gè)概念。
我們通常所說(shuō)的“粒子”，其實(shí)都具有一個(gè)實(shí)體（無(wú)論是粒子還是波），比如電子、質(zhì)子、中子、夸克、光子、膠子等。特別是電子、質(zhì)子、中子是可以穩(wěn)定存在的，半衰期非常長(zhǎng)（甚###可以認(rèn)為是無(wú)限長(zhǎng)），也就是說(shuō)，我們可以觀測(cè)到一個(gè)個(gè)獨(dú)立的電子。
在固體中，“元激發(fā)”并不是真實(shí)存在的粒子，而是屬于“準(zhǔn)粒子”，也就是貌似像粒子的假粒子。確切來(lái)說(shuō)，元激發(fā)描述的是固體物質(zhì)中的相互作用，也就是把固體中的相互作用量子化。例如原子的熱振動(dòng)量子化就是聲子，電子自旋相互作用的量子化就是自旋波磁振子，還有金屬中等離子振動(dòng)模——等離激元，光子與光學(xué)支聲子耦合——極化激元，電子-空穴束縛對(duì)——激子，離子晶體中電子與聲子耦合形成的極化子等。
對(duì)于固體中的運(yùn)動(dòng)的電子來(lái)說(shuō)，它的準(zhǔn)粒子可以是多種多樣的，可以是狄拉克費(fèi)米子、外爾費(fèi)米子、馬約拉納費(fèi)米子等。換句話說(shuō)，如果說(shuō)自由運(yùn)動(dòng)的電子是“全裸”的電子，那么固體中電子的集體元激發(fā)就是“穿衣服”的電子。不同電子之間的相互作用，造成電子穿的衣服也不一樣，穿上衣服的電子就不是電子本身，而是“準(zhǔn)電子”，或者說(shuō)“準(zhǔn)費(fèi)米子”（電子是費(fèi)米子）�？v然，我們依舊可以把電子的衣服剝離，而把衣服單獨(dú)考慮，但是這么做會(huì)使得問(wèn)題變得更加復(fù)雜。而把電子穿上衣服，原先復(fù)雜的電子間相互作用，重新變成了一個(gè)個(gè)粒子的統(tǒng)計(jì)物理問(wèn)題，一下子簡(jiǎn)單了許多。這便是固體物理處理多體相互作用的一種非常簡(jiǎn)單的思路。
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