Жидкая ртуть, релятивистские эффекты и скорость Ферми

Читая эту новостную статью и некоторые связанные с ней ссылки, я узнал, что текучесть ртути обусловлена ​​релятивистскими эффектами в Hg, где «скорость электрона приближается к 58% скорости света». Я не понимаю, как это можно согласовать с фермиевской скоростью ртути, равной 1,58 × 10 6 м/с, почти такой же, как Cu 1,57 × 10 6 м / с и того же порядка величины практически для всех других металлов, что делает релятивистские поправки едва значимыми. Соответствующая научная статья опирается на численные расчеты и аргументы, которые я не могу соотнести с основными понятиями физики твердого тела (см. и это тоже). Мой вопрос: как электроны с релятивистскими скоростями (например, 0,58с, как указано выше) связаны со скоростью Ферми металла?

PS Я знаю, что приведенные выше статьи являются публикациями по химии, но я предполагаю, что скорость электрона должна быть одинаковой в физике, возможно, по модулю какого-то соглашения, о котором я не знаю.

@ PM2Ring - нет, это не так. См., например, chemistry.stackexchange.com/questions/16633/why-is-gold-golden/… .
@JonCuster Интересно...

Ответы (1)

Как сказано в цитируемой вами статье Scientific American,

для 1s-электрона ртути (атомный номер 80) этот эффект становится существенным; электрон приближается примерно к 58% скорости света, ...

(Жирный мой). Как видите, наиболее важные релятивистские эффекты связаны с самой внутренней орбиталью, энергия которой намного ниже энергии валентных состояний (и уровня Ферми). Нет смысла их сравнивать. На самом деле в статье сообщается, что наличие сильных релятивистских эффектов на 1 с состояние имеет некоторые косвенные последствия для всех более высоких энергетических орбиталей, вплоть до валентных состояний, даже если эти состояния не показывают прямых релятивистских эффектов.

И последнее замечание по поводу вашего беспокойства по поводу того факта, что оригинальное исследование было опубликовано в химическом журнале. Это не проблема. Этот вид исследований является междисциплинарным, и многие вычислительные методы, используемые в этой области, были введены физиками. Я знаю многих физиков, работающих над смежными темами. Поэтому ваш вопрос здесь полностью в тему.

Уместно сделать дополнительное замечание о языке, использованном в статье Scientific American. Во-первых, не следует буквально понимать слово скорость применительно к квантовым частицам. Как известно, скорость непосредственно не фигурирует в уравнениях Шредингера или Дирака. Кроме того, в статье используется устаревшее понятие релятивистской массы, которое исчезает в физической литературе. Однако это проблема со словами. Уравнения являются реальной основой расчетов.

Использование в статье SA термина «релятивистская масса» интересно. Я думаю, это говорит о том, что вычисление боровского радиуса — это один из случаев, когда просто положить м → γ м учитывает все релятивистские поправки. Конечно, есть веские причины предпочесть современную перспективу, где масса является инвариантом; но были и плюсы в устаревшей идее релятивистской массы, и полезно знать, каковы они были.
Спасибо за ваш ответ. Вы пишете: «…наиболее важные релятивистские эффекты связаны с самой внутренней орбиталью, энергия которой намного ниже энергии валентных состояний (и уровня Ферми)». Суть моего вопроса именно в этом. Она должна быть меньше, но скорость 0,58с намного больше скорости Ферми. Как это может быть?
@роб я согласен. Я вижу хорошие концептуальные доводы против «релятивистской массы», но я также думаю, что есть случаи, когда м → γ м обеспечивает полезный ярлык для конечного результата. Это один из таких случаев.
@AndreaAlciato мы говорим об электроне, взаимодействующем с ядром. Энергия – это не только кинетическая энергия. Действительно, для кулоновского взаимодействия чем меньше потенциальная энергия, тем больше кинетическая энергия. Абсолютное значение потенциальной энергии выше кинетической энергии приводит к отрицательной полной энергии, и это значение уменьшается с увеличением кинетической энергии.
@GiorgioP Хорошо, спасибо.
Жидкая ртуть, релятивистские эффекты и скорость Ферми
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v