Evgeny M.
Высший разум
(946070)
12 лет назад
Всё очень просто.
При низких температурах поведение далеких частиц начинает коррелировать друг с другом.
Дело в том, что хвосты волновых функций частиц, на самом деле, тянутся на бесконечность. Поэтому далёкие частицы в принципе "чувствуют" друг друга и между ними могут быть корреляции, приводящие к коллективным эффектам. Но если температура достаточно высокая, то тепловое движение частиц будет разрушать это коллективное самоорганизованное поведение частиц. А при низкой температуре это проявляется.
Самые известные примеры, это сверхпроводимость, сверхтекучесть и ферромагнетизм.
В сверхпроводимости свободные электроны всего проводника ведут себя как одно целое и коллективно движутся в одну сторону. В обычном проводнике при наличие электрического тока все электроны движутся в одну сторону хаотично, каждый сам по себе, и поэтому они случайно сталкиваются с атомами за счет чего появляется трение.
В сверхтекучести все атомы гелия не только коллективно движутся в одну сторону, как единый поток, но и чувствуют хвостами своих волновых функций ближайшие минимумы потенциальной энергии и устремляются к ним подобно квантовому туннелированию. В обычной жидкости все молекулы движутся хаотично, каждая сама по себе и их волновые функции взаимно компенсируют друг друга.
В ферромагнетиках неспаренные электроны в атомах коллективно вращаются в одном направлении. В парамагнитном состоянии неспаренные электроны в атомах вращаются в разных направлениях.
Matt Parker
Гуру
(2958)
12 лет назад
Сверхтекучесть объясняется следующим образом. Поскольку атомы гелия являются бозонами, квантовая механика допускает нахождение в одном состоянии произвольного числа частиц. Вблизи абсолютного нуля температур все атомы гелия оказываются в основном энергетическом состоянии. Поскольку энергия состояний дискретна, атом может получить не любую энергию, а только такую, которая равна энергетическому зазору между соседними уровнями энергии. Но при низкой температуре энергия столкновений может оказаться меньше этой величины, в результате чего рассеяния энергии попросту не будет происходить. Жидкость будет течь без трения. Сверхпроводимость является следствием объединения макроскопического числа электронов проводимости в единое квантово-механическое состояние