Общее представление о квазичастицах состоит в том, что это всего лишь набор инструментов, с помощью которых можно легко управлять возникающими явлениями в физике твердого тела, и это нечто отличное от «настоящей» частицы. Но в чем я все еще сомневаюсь, так это в том, что я до сих пор не знаю, что «разграничивает» квазичастицу и частицу (например, какую-то наблюдаемую). И что еще больше сбивает меня с толку, так это то, что недавно профессор, который преподавал мне квантовую механику, сказал, что с точки зрения теории квантового поля (которой я не знаю, так как не изучил КТП досконально), бессмысленно отличать квазичастицы от частиц, и фотон и фонон концептуально являются одним и тем же видом. Кто-нибудь может подкрепить или опровергнуть этот аргумент?
Вы можете поискать обсуждение в книге Хакенса «Квантовая теория поля твердых тел» . В принципе можно проквантовать любое поле, разложив его по собственным модам и наложив коммутационные соотношения. Таким образом, процедуры квантования одинаковы в КТП и в твердом состоянии, где имеются такие эффективные частицы, как «свободные» электроны, дырки, фононы, магноны, поляритоны, экситоны, куперовские пары и т. д. Некоторые из них часто рассматриваются как довольно простые двухчастичные комбинации (экситоны или куперовские пары), но на самом деле они являются просто полюсами многочастичных функций Грина и, следовательно, «частицами». Таким образом, с математической точки зрения они ничем не отличаются от частиц КТП.
Эти частицы называют эффективными , чтобы отличить их от реальных.частицы КТП. В некотором смысле это следует из нашего представления о них как о вторичных возбуждениях твердого тела, состоящего из реальных частиц. Но поскольку частицы КТП превращаются друг в друга и сами могут быть представлены в терминах «более элементарных» частиц, это различие является скорее семантическим, чем логическим. Однако можно утверждать, что квазичастицы в твердом состоянии ограничены симметриями, весьма отличными от симметрий в КТП, которые в основном связаны с кристаллической структурой. Например, представление об электронах и дырках в твердом состоянии как об электронах и позитронах в уравнении Дирака быстро наталкивается на множество препятствий: отсутствует лоренцевская симметрия, щель и масса не связаны между собой, существует множество разновидностей дырок и т. д.
TL;DR
Математические описания квазичастиц и реальных частиц идентичны. Физически их нельзя осмысленно различить на основании того, что из чего возникает, но свойства у них довольно разные.
윤종인
Роджер Вадим