«Хиггс» Джима Бэггота цитирует удостоенное наград одностраничное объяснение механизма Хиггса Дэвида Миллерса (тот самый, который напоминает Маргарет Тэтчер, пересекающую комнату). Я слышал эту часть много раз, но не то, что следует: аналогия между механизмом Хиггса и искажениями решетки в физике твердого тела:
Насколько я понимаю, это аналогия не со сверхпроводимостью, а с обычной физикой твердого тела.
Мой вопрос: насколько хороша эта аналогия и где она ломается?
Редактировать: благодаря ответу Дэниела на связанный с этим вопрос, связанный с Qmechanic, полное объяснение Миллера можно прочитать здесь .
Я не изучал подробно поляроны, поэтому не могу комментировать это, но, скорее всего, они связаны с электрон-фононными взаимодействиями. У меня есть несколько больше, чтобы сказать о 2.:
Фононы действительно являются бозонами, и бозонами Голдстоуна вдобавок, возникающими в результате спонтанного нарушения галилеевой, трансляционной и вращательной симметрии при фазовом переходе, образующем твердое тело. Три спонтанно нарушенных симметрии три безмассовых моды, или наши один продольный и два поперечных фонона. Однако прямого соответствия между нарушенными симметриями и фононными поляризациями нет.
Для многих целей поле смещения (основным возбуждением которого являются фононы) хорошо аппроксимируется как свободное скалярное поле, по существу, когда взаимодействия между атомами решетки являются гармоническими, и здесь нет механизма Хиггса как такового, о котором можно было бы говорить.
Но аналогия еще не умерла: ангармонизм в межатомном потенциале порождает взаимодействия фононов кубической и четвертой степени, которые, как известно , имеют отношение к некоторым процессам фонон-фононного рассеяния. Вызывает ли это взаимодействие, аналогичное четвертой связи механизма Хиггса, явно зависит от знака и формы этих четвертых и ангармонических фонон-фононных взаимодействий более высокого порядка, которые, как я понимаю, являются преимущественно экспериментальной проблемой и будут очень сильно зависеть от материал.
Вам также потребуется квадратичное взаимодействие фононов, чтобы воспроизвести характерный потенциал мексиканской шляпы, но это невозможно сделать с ангармонизмом (квадратичные поправки к гармоническому межатомному потенциалу, очевидно, не являются ангармонизмом), поскольку это просто изменит дисперсию фононов. Может существовать какой-то механизм, производящий квадратичные фонон-фононные взаимодействия, но мне он неизвестен. В любом случае, это не обязательно для создания взаимодействия с нетривиальными минимумами, что действительно нужно, так что это немного технический вопрос.
Наконец, фононы различных поляризаций часто описываются как имеющие эффективную массу около определенных критических точек в зоне Бриллюэна и могут набирать ее около из-за взаимодействий с другими возбуждениями, но ни одно из них не имеет прямого отношения к вашему вопросу об аналогиях с механизмом Хиггса, который я бы понял как фононы, приобретающие массу за счет самодействия, нарушающего симметрию.
Я думаю, что единственная возможная аналогия с физикой твердого тела состоит в том, что искажения решетки увеличивают эффективную массу движущихся электронов (с отрицательной и положительной массой в зависимости от того, находится ли волновой вектор вблизи максимума зоны (дырки) или минимума (электроны)), например механизм Хиггса
Возможный вклад в этот вопрос: https://doi.org/10.1002/pssb.201900443
Qмеханик