如何理解晶體是空間平移對稱破缺的產物(原子位置的週期性破壞了任意平移的不變性)這句話?

時間 2021-05-06 13:01:40

1樓:

題主這個問題有點萌啊。比如是簡單立方晶格,晶格常數是2奈米,那麼如何你平移2奈米,那麼晶體會和原來的位置重合,假設是無限大晶體。如果是平移1奈米,就不能重合了,這裡就說晶體的平移對稱性破缺了,不是什麼平移都能使得晶體和原來的位置重合。

2樓:wei wang

對於連續空間來說,平移任意小的位置,體系都沒有變化。也就是說連續空間具有空間平移不變性。而對於理想晶體來說(無限大,沒有邊界),晶格具有週期性。

這樣只有平移整數倍的晶格的長度,才能保持體系不變,這樣體系的對稱性降低,也就是空間平移對稱性破缺。根據戈登斯通定理,連續對稱性自發破缺產生無能隙的戈登斯通模,這裡晶格破缺空間平移對稱性,產生的無能隙的戈登斯通模即為聲子,也就是晶格振動的集體激發模式。

3樓:小毛狗

就是空間的連續平移對稱性的破缺導致本徵態不能通過動量標識了,而是通過晶格動量標識,是晶體平移群的不可約表示的基函式(布洛赫定理)。可以直接看下喀興林那本《群論及其在固體物理中的應用》第六章第一節。

4樓:

看了第乙個答主的解釋我理解的意思是晶胞可以平移就是任意移動都是一樣的晶胞裡的原子已經有了相對位置不能任意互相對調取代這種。。移動。。。不知道理解的對不對拿乙個NaCl晶胞模型圖比劃一下大概能加強理解

5樓:中科院物理所

首先解釋一下對稱性自發破缺的概念: 當系統哈密頓量(或拉氏量)具有某種對稱性時, 那麼我們知道它的基態可能會是簡併的, 若系統最終不能處於這些簡併態的疊加態,而是由於漲落, 任意選擇其中的乙個不具有系統對稱性的態, 那麼我們說該系統的對稱性自發破缺了. 理解對稱性自發破缺機制最好的例子就是用Ising模型來刻畫磁體的自發磁化問題:

我們知道Ising模型本身具有一種Z2對稱性,也就是對於將所有自旋翻轉過來這樣的操作, 系統會保持不變, 所以它的基態有所有自旋為+1和所有自旋為-1這兩個簡併態. 但是由於熱力學漲落的關係, 系統最終只會選擇這兩個態中的其中乙個,而不會選擇他們的疊加態. 至於原因, 簡單來說就是他們的疊加態是一種長程關聯的態, 在熱力學極限下會很快退相干, 極度不穩定.

顯然, 無論系統最後選擇的是自旋全部為+1還是-1, 系統的基態都不再具有Z2對稱性了, 如果此時我們測量該系統的磁化強度的話,會發現系統具有自發磁性, 而磁化方向取決於系統選擇了哪個態. 同理, 晶體相變也是一樣: 系統哈密頓量包括原子的動能和原子間相互作用兩個部分, 前者與原子座標無關, 後者只與原子間相對位置有關, 因此系統哈密頓量具有連續的平移對稱性(即對於將所有原子向同乙個方向移動相同的距離這樣的操作, 系統保持不變).

但是同樣由於熱力學漲落, 系統的基態是每個原子只會佔據在規定的位置這樣的晶體態, 只具有相應的晶格平移對稱性, 所以說系統的連續平移對稱性自發破缺了.

回答者:物理所 Automan-Ex

如何理解自發對稱性破缺中的 自發 ?

申成 宇宙中所有的法則看起來是那麼的無序,但是一旦深究下去,我們可以看到無序中隱含著有序。自發對稱性破缺就是乙個很好的例子。科學界一直認為我們的世界應該是絕對稱的大到人的臉部,小到微觀粒子。但是自從發現了對稱性破缺後發現這個世界沒有想象的那麼完美。也是啊,如果沒有對稱性破缺,我們的世界還有正負電子嗎...

如何從對稱性破缺角度理解中微子振盪?

CP角所處的象限決定了中微子振盪總體的方向,也就是mu中微子變成反mu中微子快一些還是反過來快,或者說mu中微子向下衰變快一些還是反mu中微子快一些。因為粒子都是從大質量向小質量衰變,而中性流不換味禁止了mu中微子直接向下跳到電子中微子,所以只能借助帶電流 w玻色子 到對面的帶電輕子再回來往下。如果...

對稱性原則和對稱性破缺原理是否是矛盾的?

M Spectre 先說我對你問題的理解 對稱性原則 是指很多物理規律都是對稱的,即要求它們在某些變換下不變。比如牛頓第二定律就具有 連續 空間平移對稱性,連續 空間旋轉對稱性和 連續 時間平移對稱性,薛丁格方程也是。而 對稱性破缺原理 是指很多物理現象來自於對稱性的破缺,比如聲子是由於平移對稱性破...