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规范理论能用非相对论的术语解释吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-07-20 11:41:21

是的,这当然是可能的,并经常用于凝聚态物理的量子场论(QFT)。凝聚态物理中的量子ft是非相对论性的,因为这种物质只能在低能量下稳定,因此它的基本成分——电子——是非相对论性的。

一个著名的非相对论规范不变理论的例子是超导的BCS理论,它非常成功地描述了许多低温超导体。这个理论是用哈密顿量来描述电子动能、电子之间的库仑相互作用和电子-声子相互作用。

所有这些项都是非相对论性的,而且U(1)规范不变量。这里的U(1)规范意味着电子或声子的波函数对于二维空间中的旋转是不变的,在旋转过程中旋转轴保持固定指向一个特定的方向。

BCS超导电性的标志是由声子在负电荷载流子(电子)之间的吸引相互作用形成Cooper电子对。声子是中性的无自旋准粒子,与原子的量子化激发有关。

超导的一个有趣的结果是U(1)规范对称性的自发破缺。在超导体的情况下,这种对称性是动态打破的。这里的动态意思是它被库珀对的凝聚打破,被称为BCS凝聚。根据诺特定理,U(1)规范对称性的破坏导致与电子相关的电荷不守恒。

根据这个定理,守恒的物理量与守恒的对称性相联系。所以一个电子所携带的总电荷不再是固定的e,一个普通电子的电荷。电子的电荷作为库柏对的一部分变成非局域的,并扩散到微米量级的宏观距离。正是这种非局域库仑电荷导致了超导体中零电阻的超电流。
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