Диссертация (1149766), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Èç-çà ñóùåñòâåííîãî èçìåíåíèÿñâîéñòâ êâàíòîâî-ïîëåâîãî âàêóóìà ìàêðîîáúåêòàìè ìîãóò âîçíèêàòü âåñüìà íåîáû÷íûå ÿâëåíèÿ: ýôôåêò Êàçèìèðà, äðîáíûé ýôôåêò Õîëëà, âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòü, ýëåêòðîïðîâîäíîñòü òîïîëîãè÷åñêèõèçîëÿòîðîâ è ìíîãîå äðóãîå. Ïîðîæäàþùèå èõ ìåõàíèçìû ôîðìèðóþòñÿîñîáîé íàíîôèçèêîé íà ìàñøòàáàõ îò 10 äî 10000 íàíîìåòðîâ.  ýòîé îáëàñòè, êîòîðàÿ ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè åùå ìàëî èçó÷åíà, ïðîÿâëÿþòñÿ êàêêëàññè÷åñêèå, òàê è êâàíòîâûå ôèçè÷åñêèå çàêîíîìåðíîñòè. Äëÿ äîñòèæå-9íèÿ íîâîãî óðîâíÿ ïîíèìàíèÿ ñóùíîñòè íàíîôèçè÷åñêèõ ýôôåêòîâ, îñîáîâàæíóþ ðîëü, êàê âûÿñíèëîñü â ïîñëåäíåå âðåìÿ, ìîãóò ñûãðàòü òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ äâóìåðíûõ ìàòåðèàëîâ [10]. Ýòîñâèäåòåëüñòâóåò î âàæíîñòè ïîñòàâëåííûõ â äèññåðòàöèè çàäà÷ äëÿ ðàçâèòèÿ òåîðåòè÷åñêîé íàíîôèçèêè, çíàíèå îñíîâ êîòîðîé íåîáõîäèìî äëÿðàçðàáîòêèíàíîòåõíîëîãèé, ñîçäàíèÿ íîâûõ ìàòåðèàëîâ è ðàçëè÷íûõóñòðîéñòâ â íàíîýëåêòðîíèêå è ìèêðîìåõàíèêå.Ïðåäëàãàåìûå â äèññåðòàöèè ïîäõîäû ìîãóò ñòàòü îñíîâíîé ïîñòðîåíèÿ åäèíîé óíèâåðñàëüíîé ìîäåëè âçàèìîäåéñòâèÿ ïîëåé êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè ñ äâóìåðíûìè ìàòåðèàëàìè è òðåõìåðíûìè ìàêðîîáúåêòàìèñ ðåçêèìè ãðàíèöàìè.
Ïðåäñòàâëåííûå â íåé ðåçóëüòàòû âàæíû äëÿ áîëååãëóáîêîãî ïîíèìàíèÿ ôèçèêè äâóìåðíûõ ìàòåðèàëîâ, êîòîðîå íåîáõîäèìîíå òîëüêî äëÿ ðàçâèòèÿ ôèçè÷åñêîé òåîðèè, íî è äëÿ ñîçäàíèè ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ òåõíîëîãèé.Ìåòîäîëîãèÿ è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ. Äëÿ ïîñòðîåíèÿ ìîäåëåéâçàèìîäåéñòâèÿ êâàíòîâàííûõ êàëèáðîâî÷íûõ ïîëåé ñ ïðîòÿæåííûìè ìàòåðèàëüíûìè îáúåêòàìè èñïîëüçîâàëñÿ ïîäõîä Ñèìàíçèêà. Äëÿ äâóìåðíûõ ìàòåðèàëîâ ìàêðîýôôåêòû, âîçíèêàþùèå ïðè íàðóøåíèè ÷åòíîñòè,èññëåäîâàëèñü íà îñíîâå ó÷åòà ×åðí-Ñàéìîíîâñêèõ âêëàäîâ â ôóíêöèîíàëäåéñòâèÿ. Äëÿ âûâîäà èíòåãðàëüíûõ óðàâíåíèé, îïèñûâàþùèõ âçàèìîäåéñòâèå äâèæóùèõñÿ ïëîñêîñòåé ñ áåçìàññîâûì ñêàëÿðíûì ïîëåì, èñïîëüçîâàëñÿ òåîðåòèêî-âîçìóùåí÷åñêèé ïîäõîä.
Ìîäåëèðîâàíèå âçàèìîäåéñòâèÿñïèíîðíîãî ïîëÿ ñ ìàòåðèàëüíîé ïëîñêîñòüþ ïðîâîäèëîñü â (3+1)-ìåðíîéêâàíòîâîé òåîðèè íà îñíîâå òðåáîâàíèé, íàëàãàåìûõ áàçèñíûìè ôèçè÷åñêèìè ïðèíöèïàìè (êàëèáðîâî÷íàÿ èíâàðèàíòíîñòü, ëîêàëüíîñòü, ïåðåíîð-10ìèðóåìîñòü). Ïðè èññëåäîâàíèè ðàññåÿíèÿ äèðàêîâñêèõ ÷àñòèö íà ïëîñêîñòè, à òàêæå ñâîéñòâ ëîêàëèçîâàííûé âáëèçè íåå ñîñòîÿíèé, èñïîëüçîâàëèñü ìîäèôèöèðîâàííûå óðàâíåíèÿ Äèðàêà ñ äåëüòà-îáðàçíûì ïîòåíöèàëîì.Äîñòîâåðíîñòü ðåçóëüòàòîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ èñïîëüçîâàíèåì ýôôåêòèâíîãî, õîðîøî ðàçâèòîãî ìàòåìàòè÷åñêîãî àïïàðàòà êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ, îáùåèçâåñòíûõ ìåòîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, ÷åòêîé ïîñòàíîâêîé çàäà÷, à òàêæå ñðàâíåíèåì ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèé, ïðåäñòàâëåííûõ â äèññåðòàöèè, ñ ïîëó÷åííûìè ðàíåå äðóãèìè àâòîðàìè.Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ, âûíîñèìûå íà çàùèòó:(1) Äëÿ îïèñàíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ôîòîííîãî ïîëÿ ñ äâóìåðíîé ïîâåðõíîñòüþ ïîëó÷åíû ìîäèôèöèðîâàííûå óðàâíåíèÿ Ìàêñâåëëà.
Äëÿ çàäà÷è ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ïðîèçâîëüíîé ïîëÿðèçàöèè íà ïëîñêîñòè â ìîäåëè ñ ïîòåíöèàëîì ×åðíà-Ñàéìîíñà íàéäåí ÿâíûé âèä âåêòîðïîòåíöèàëîâ, íàïðÿæåííîñòåé ýëåêòðè÷åñêîãî è ìàãíèòíîãî ïîëÿ, êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ è ïðîõîæäåíèÿ âîëíû. Îáíàðóæåí ýôôåêò èçìåíåíèÿåå ïîëÿðèçàöèè. Ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè âîëíû îðòîãîíàëüíî ïëîñêîñòè, óãîëïîâîðîòà âåêòîðà ïîëÿðèçàöèè îêàçûâàåòñÿ áëèçêèì ê π/2 ó îòðàæåííîéâîëíû ïðè ìàëîé êîíñòàíòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïëîñêîñòüþ, à ó ïðîõîäÿùåéâîëíû - ïðè áîëüøîé.(2) Äëÿ çàäà÷è âçàèìîäåéñòâèÿ äâèæóùèõñÿ ïëîñêîñòåé ñ áåçìàññîâûì ñêàëÿðíûì ïîëåì ïîëó÷åíû èíòåãðàëüíûå óðàâíåíèÿ äëÿ òåîðåòèêîâîçìóùåí÷åñêîãî ðåøåíèÿ óðàâíåíèé Ýéëåðà-Ëàãðàíæà.
Äëÿ èõ ÿäåð íàéäåíû ÿâíûå àíàëèòè÷åñêèå âûðàæåíèÿ, êîòîðûå ñîäåðæàò êîíñòàíòû âçàèìîäåéñòâèÿ áåçìàññîâîãî ïîëÿ ñ ïëîñêîñòÿìè, ñêîðîñòü èõ îòíîñèòåëüíîãî11äâèæåíèÿ è ïîïåðå÷íûå èìïóëüñû. Ïîëó÷åííûå óðàâíåíèÿ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ïîñòðîåíèÿ àñèìïòîòè÷åñêèõ è ïðèáëèæåííûõ ðåøåíèé.(3) Äëÿ ñëó÷àÿ ñëîèñòîé ñðåäû, ×åðí-Ñàéìîíîâñêèå êîíñòàíòû âçàèìîäåéñòâèÿ âûðàæåíû ÷åðåç Õîëëîâñêèå ïðîâîäèìîñòè, ðàçäåëÿþùèõ ñëîèïëîñêîñòåé. Äëÿ âñåõ âîçìîæíûõ ïðîöåññîâ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí â òðåõñëîéíîé ñðåäå ïîëó÷åíû ÿâíûå âûðàæåíèÿ äëÿ àìïëèòóä.
Ïîêàçàíî, ÷òî âçàèìîäåéñòâèå ×åðíà-Ñàéìîíñà íå ìåíÿåò çàêîí Ñíåëëèóñà, íî èçìåíÿåò êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ è ïðîõîæäåíèÿ. Îíî ïðèâîäèò ê ïåðåìåøèâàíèþ ìåæäó ïàðàëëåëüíîé è ïåðïåíäèêóëÿðíîé êîìïîíåíòàìè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí (ÒÅ- è ÒÌ- ìîäàìè).(4)  ðàìêàõ ïîäõîäà Ñèìàíçèêà ïîñòðîåíà ìîäåëü âçàèìîäåéñòâèÿñïèíîðíîãî ïîëÿ ñ ìàòåðèàëüíîé ïëîñêîñòüþ è ïðîâåäåíû ðàñ÷åòû õàðàêòåðèñòèê ïðîöåññîâ ðàññåÿíèÿ íà íåé äèðàêîâñêîé ÷àñòèöû, à òàêæå èññëåäîâàíû ñâîéñòâà ëîêàëèçîâàííûõ âáëèçè íåå ñîñòîÿíèé.Àïðîáàöèÿ ðàáîòû.
Ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèè ïðåäñòàâëÿëèñü íà ñëåäóþùèõ íàó÷íûõ êîíôåðåíöèÿõ:1. Ìåæäóíàðîäíàÿ êîíôåðåíöèÿ ¾XII Small Triangle Meeting on Theoretical Physics in Stakcin, Slovakia, September 19-22, 2010¿ (Ñòàê÷èí,Ñëîâàêèÿ, 2010 ã.).http://www.saske.sk/Uef/Conferences/stm10/index.html2.III Ìåæäóíàðîäíàÿ êîíôåðåíöèÿ ¾Ìîäåëè êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ¿ÌÊÒÏ - 2010, ïîñâÿùåííàÿ À.
Í. Âàñèëüåâó (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Ðîññèÿ, 2010 ã.).http://hep.phys.spbu.ru/conf/mktp2010123. XLVI Çèìíÿÿ øêîëà Ïåòåðáóðãñêîãî èíñòèòóòà ÿäåðíîé ôèçèêè(Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Ðîññèÿ, 2012 ã.).http://dbserv.pnpi.spb.ru/WinterSchool/prog/school_prog_2012.html4.IV Ìåæäóíàðîäíàÿ êîíôåðåíöèÿ ¾Ìîäåëè êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ¿ÌÊÒÏ - 2012, ïîñâÿùåííàÿ À. Í. Âàñèëüåâó (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Ðîññèÿ, 2012 ã.).http://hep.phys.spbu.ru/conf/mqft20125. XLVII Çèìíÿÿ øêîëà Ïåòåðáóðãñêîãî èíñòèòóòà ÿäåðíîé ôèçèêè(Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Ðîññèÿ, 2013 ã.).http://dbserv.pnpi.spb.ru/WinterSchool/prog/school_prog_2013.html6.II ðîññèéñêî-èñïàíñêèé êîíãðåññ ¾Ôèçèêà ÷àñòèö, ÿäåðíàÿ ôèçèêà èàñòðîôèçèêà¿ (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Ðîññèÿ, 2013 ã.).http://hep.phys.spbu.ru/conf/esp-rus2013/program.html7.Ìåæäóíàðîäíàÿ êîíôåðåíöèÿ ¾In Search of Fundamental Symmetries,dedicated to the Novozhilov's 90-th anniversary¿ (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã,Ðîññèÿ, 2014 ã.).http://hep.phys.spbu.ru/conf/novozhilov90/Ïóáëèêàöèè.
Ñîäåðæàíèå äèññåðòàöèè ïîëíîñòüþ îòðàæåíî â 5 ñòàòüÿõ, îïóáëèêîâàííûõ â ðåöåíçèðóåìûõ íàó÷íûõ æóðíàëàõ, ðåêîìåíäîâàííûõ ÂÀÊ ÐÔ è âõîäÿùèõ â áàçû äàííûõ ÐÈÍÖ, Web of Science è Scopus,à òàêæå â òåçèñàõ äîêëàäîâ ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåíöèè è äâóõ ðàáîòàõâ ýëåêòðîííûõ æóðíàëàõ:1. D.Yu. Pis'mak, Yu.M.
Pis'mak, òåçèñû ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåíöèè13¾XII Small Triangle Meeting on Theoretical Physics - 2010¿, Êîøèöå,2011.2. Ä.Þ. Ïèñüìàê, Þ.Ì. Ïèñüìàê, Âåñòíèê ÑÏáÃÓ, Ñåð. 4, Âûï. 2,ñ. 165173, 2011.3. Ä.Þ. Ïèñüìàê, Þ.Ì. Ïèñüìàê, ÒÌÔ Ò. 169, 1, ñ. 6978, 2011.4. D.Yu. Pis'mak, Yu.M. Pis'mak, Phys. of Part.
and Nucl. Vol. 44, 3, p.450-461, 2013.5. Ä.Þ. Ïèñüìàê, Þ.Ì. Ïèñüìàê, ÒÌÔ Ò. 175, 3, ñ. 442454, 2013.6. Yu.M. Pis'mak, D.Yu. Pis'mak, AIP Conf. Proceed. Vol. 1606, 3, p.337-345, 2014.7. D.Yu. Pis'mak, Yu.M. Pis'mak, F.J. Wegner, arXiv:1406.1598, 2014.8. Ä.Þ. Ïèñüìàê, Þ.Ì. Ïèñüìàê, dspace.spbu.ru/handle/123456789/1539, 2015.Ëè÷íûé âêëàä àâòîðà. Äèññåðòàöèÿ ÿâëÿåòñÿ ñàìîñòîÿòåëüíîé çàêîí÷åííîé íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîé ðàáîòîé. Âñå ïðåäñòàâëåííûå ê çàùèòå ðåçóëüòàòû áûëè ïîëó÷åíû äèññåðòàíòîì ëè÷íî èëè ïðè ñîâìåñòíîéðàáîòå â íåðàçäåëèìîì ñîàâòîðñòâå.Ñòðóêòóðà è îáúåì ðàáîòû.
Äèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç 5 ãëàâ, ââåäåíèÿ, çàêëþ÷åíèÿ, ñïèñêà ëèòåðàòóðû, âêëþ÷àþùåãî 68 íàèìåíîâàíèé.Îáúåì ðàáîòû - 93 ñòðàíèöà.Ïåðâàÿ ãëàâà ñîäåðæèò êðàòêèé îáçîð îñíîâíûõ ïîëîæåíèé ïîäõîäàÑèìàíçèêà è ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ ïîëó÷åííûõ íà åãî îñíîâå ïðîñòåéøèõ ìîäåëåé âçàèìîäåéñòâèÿ êâàíòîâûõ ôëóêòóàöèé ýëåêòðîìàãíèòíîãî14ïîëÿ ñ äâóìåðíîé ïîâåðõíîñòüþ äëÿ äâóõ ïàðàëëåëüíûõ ïëîñêîñòåé, ñôåðû, ñèñòåìû ïëîñêîñòü - êóëîíîâñêèé öåíòð, ïëîñêîñòü - ïàðàëëåëüíûé åéòîê è ïëîñêîñòü - íåéòðàëüíûé àòîì.Âî âòîðîé ãëàâå â ðàìêàõ ïîäõîäà Ñèìàíçèêà ðàññìàòðèâàåòñÿ çàäà÷à âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ äâóìåðíîé ïîâåðõíîñòüþ.Íàõîäèòñÿ ðåøåíèå ìîäèôèöèðîâàííûõ óðàâíåíèé Ìàêñâåëëà ñ ×åðíÑàéìîíîâñêîé äîáàâêîé, îïèñûâàþùåå âñå âîçìîæíûå ýôôåêòû, âîçíèêàþùèå ïðè ðàññåÿíèè ïëîñêîé âîëíû íà ìàòåðèàëüíîé ïëîñêîñòè.Òðåòüÿ ãëàâà ïîñâÿùåíà çàäà÷å âçàèìîäåéñòâèÿ äâèæóùèõñÿ íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó ïàðàëëåëüíûõ ïëîñêîñòåé ñ áåçìàññîâûì ñêàëÿðíûìïîëåì è åå òåîðåòèêî-âîçìóùåí÷åñêîìó ðåøåíèþ. ÷åòâåðòîé ãëàâå ïðîâîäèòñÿ èññëåäîâàíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí â òðåõñëîéíîé ñðåäå ñ ïëîñêèìè ãðàíèöàìè.
Äëÿ ìîäåëè ñ âîñüìüþ ïàðàìåòðàìè (òðè äèýëåêòðè÷åñêèå ïðîíèöàåìîñòè, òðèìàãíèòíûõ âîñïðèèì÷èâîñòè, äâå êîíñòàíòû ×åðí-Ñàéìîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ) è çàäàííûì ðàññòîÿíèåì ìåæäó ãðàíèöàìè ñðåä ïîëó÷åíî ìîäèôèöèðîâàííîå óðàâíåíèå Ìàêñâåëëà è ïîñòðîåíû åãî ÿâíûå ðåøåíèÿ äëÿâñåõ âîçìîæíûõ ïðîöåññîâ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïëîñêîé âîëíû. ïÿòîé ãëàâå ìåòîäû ìîäåëèðîâàíèÿ Ñèìàíçèêà èñïîëüçóþòñÿ äëÿïîñòðîåíèÿ ìîäåëè âçàèìîäåéñòâèÿ ñïèíîðíîãî ïîëÿ ñ ìàòåðèàëüíîé ïëîñêîñòüþ, â ðàìêàõ êîòîðîé ðåøàåòñÿ çàäà÷à ðàññåÿíèÿ äèðàêîâñêîé ÷àñòèöûíà ïëîñêîñòè è èññëåäóþòñÿ ñâîéñòâà ëîêàëèçîâàííûõ â åå îêðåñòíîñòè ñîñòîÿíèé. çàêëþ÷åíèè ïðîâîäèòñÿ îáñóæäåíèå îñíîâíûõ ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ ïî òåìå äèññåðòàöèè è èõ âîçìîæíûõ ïðèìåíåíèé äëÿ ïîñòðîåíèÿ15îáùåé òåîðèè íàíîôèçè÷åñêèõ ýôôåêòîâ.161.
Ïîäõîä Ñèìàíçèêà â ìîäåëèðîâàíèèâçàèìîäåéñòâèÿ êâàíòîâàííûõ ïîëåé ñìàêðîñêîïè÷åñêèìè îáúåêòàìè1.1.ÂâåäåíèåÊâàíòîâîïîëåâûå ìîäåëè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö îáû÷íî ðàññìàòðèâà-þòñÿ â îäíîðîäíîì è èçîòðîïíîì ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè [32,33]. Ýòî âïîëíååñòåñòâåííî ïðè èçó÷åíèè ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ ñ ïðîñòåéøèìè âîçáóæäåíèÿìè âàêóóìà. Îäíàêî, åñëè åãî ñâîéñòâà ñóùåñòâåííî ìåíÿþòñÿ â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèé êâàíòîâûõ ïîëåé ñ ìàêðîñêîïè÷åñêèìè îáúåêòàìè,òàêîé ïîäõîä íå ïðèìåíèì.  ýòîì ñëó÷àå, â äèíàìèêå ìàòåðèàëüíûõ òåëìîãóò âîçíèêàòü íåîáúÿñíèìûå â ðàìêàõ êëàññè÷åñêîé ôèçèêè êâàíòîâûåìàêðîýôôåêòû.Òåîðåòè÷åñêè ýòà ïðîáëåìà áûëà âïåðâûå ðàññìîòðåíà â 1948 ãîäó Õ.Êàçèìèðîì. Îí ïîêàçàë, ÷òî âñëåäñòâèå ôëóêòóàöèé êâàíòîâîãî âàêóóìàâîçíèêàåò ïðèòÿæåíèå ìåæäó äâóìÿ èäåàëüíî ïðîâîäÿùèìè ïëàñòèíàìèïëîñêîãî íåçàðÿæåííîãî êîíäåíñàòîðà [8].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
