Jim Baggotts „Higgs“ zitiert David Millers preisgekrönte einseitige Erklärung des Higgs-Mechanismus (derjenige, der an Margaret Thatcher erinnert, die einen Raum durchquert). Ich habe diesen Teil schon oft gehört, aber nicht das Folgende: eine Analogie zwischen dem Higgs-Mechanismus und Gitterverzerrungen in der Festkörperphysik:
So wie ich es verstehe, bezieht sich diese Analogie nicht auf die Supraleitung, sondern nur auf eine Gartenvarietät der Festkörperphysik.
Meine Frage: Wie gut ist diese Analogie und wo bricht sie zusammen?
Bearbeiten: Mit freundlicher Genehmigung von Daniels Antwort auf die von Qmechanic verlinkte verwandte Frage kann Millers gesamte Erklärung hier gelesen werden .
Ich habe Polaronen nicht im Detail untersucht, kann mich also nicht dazu äußern, aber sie beziehen sich sehr wahrscheinlich auf Elektron-Phonon-Wechselwirkungen. Zu 2. muss ich noch etwas sagen:
Phononen sind in der Tat Bosonen, und obendrein Goldstone-Bosonen, die aus dem spontanen Brechen von Galilei-, Translations- und Rotationssymmetrien im Phasenübergang resultieren, der den Festkörper erzeugt. Drei spontan gebrochene Symmetrien drei masselose Moden oder unsere eine longitudinale und zwei transversale Phononen. Es besteht jedoch keine direkte Entsprechung zwischen den gebrochenen Symmetrien und den Phononenpolarisationen.
Für viele Zwecke wird das Verschiebungsfeld (dessen Grundanregung Phononen sind) als freies Skalarfeld gut angenähert, im Wesentlichen wenn die Wechselwirkungen zwischen Gitteratomen harmonisch sind, und es gibt hier keinen Higgs-Mechanismus als solchen, von dem man sprechen könnte.
Aber die Analogie ist noch nicht tot: Anharmonizität im interatomaren Potential führt zu kubischen und quartischen Phonon-Wechselwirkungen, von denen bekannt ist , dass sie für einige Phonon-Phonon-Streuprozesse relevant sind. Ob dies eine Wechselwirkung analog der quartischen Kopplung des Higgs-Mechanismus erzeugt oder nicht, hängt eindeutig vom Vorzeichen und der Form dieser quartischen und anharmonischen Phonon-Phonon-Wechselwirkungen höherer Ordnung ab, die ich als primär experimentelles Problem verstehe und sehr stark davon abhängen wird das Material.
Sie würden auch eine quadratische Phononen-Wechselwirkung benötigen, um das charakteristische mexikanische Hutpotential zu reproduzieren, aber dies kann nicht mit Anharmonizität erreicht werden (quadratische Korrekturen an einem harmonischen interatomaren Potential sind offensichtlich keine Anharmonizitäten), da dies einfach die Phononendispersion ändert. Es mag einen Mechanismus geben, der quadratische Phonon-Phonon-Wechselwirkungen erzeugt, aber mir ist keiner bekannt. Jedenfalls ist dies nicht unbedingt erforderlich, um eine Interaktion mit nichttrivialen Minima zu erzeugen, was eigentlich erwünscht ist, daher ist dies ein bisschen eine Formsache.
Schließlich wird oft beschrieben, dass Phononen verschiedener Polarisationen um bestimmte kritische Punkte in der Brillouin-Zone herum eine effektive Masse haben und diese um sich herum gewinnen können aufgrund von Wechselwirkungen mit anderen Anregungen, aber keines davon bezieht sich direkt auf Ihre Frage nach Analogien zum Higgs-Mechanismus, den ich als Phononen verstehen würde, die durch eine symmetriebrechende Selbstwechselwirkung an Masse gewinnen.
Ich denke, dass die einzig mögliche Analogie zur Festkörperphysik darin besteht, dass Gitterverzerrungen die effektive Masse sich bewegender Elektronen erhöhen (mit negativer und positiver Masse, je nachdem, ob sich der Wellenvektor in der Nähe eines Bandmaximums (Löcher) oder -minimums (Elektronen) befindet). der Higgs-Mechanismus
Ein möglicher Beitrag zu dieser Frage: https://doi.org/10.1002/pssb.201900443
QMechaniker