Прирост массы фотона в сверхпроводниках
В обычных условиях фотон рассматривается как безмассовая частица, движущаяся со скоростью света. Однако в контексте сверхпроводников возникает интересное явление — фотон становится массивным. Это можно понять, используя аналогии с механизмом Хиггса в физике элементарных частиц.
Сверхпроводимость и механизм Хиггса
Сверхпроводники характеризуются тем, что при определённых условиях (низкие температуры) их электрическое сопротивление исчезает. В этом состоянии материал не просто проводит ток без потерь, но также демонстрирует эффект Мейснера: он исключает магнитное поле из своего объёма.
Механизм, благодаря которому фотон приобретает массу в сверхпроводнике, часто объясняется с использованием понятий квантового поля. В сверхпроводнике существует так называемое "гравитационное поле" или конденсат Куперовских пар — связанных электронов. Это поле взаимодействует с фотонами, обеспечивая им эффективную массу.
Эффект Хиггса в конденсированных средах
В физике твердого тела механизм Хиггса проявляется через спонтанное нарушение симметрии в супертекучей среде. Подобно тому, как поле Хиггса в стандартной модели физики элементарных частиц взаимодействует с безмассовыми бозонами, чтобы предоставить им массу, в сверхпроводнике роль поля играет спектр волн, вызванных связанными электронными состояниями.
Собственный механизм приобретения массы
Фактически, проявление массы у фотонов в сверхпроводниках связано с плазменной частотой и сверхпроводящими характеристиками материала. Энергия, необходимая для создания возмущения в конденсате сверхпроводника, воспринимается как масса фотона.
Этот механизм предоставляет уникальную возможность исследовать явления, которые в иных условиях были бы доступны только в высокоэнергетической физике, побуждая к дальнейшим исследованиям в области квантовой теории поля и конденсированного вещества.
Категория: Физика
Теги: сверхпроводимость, квантовая физика, механизм Хиггса