MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Benzer belgeler
MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Bölüm 1: Lagrange Kuramı... 1

İstatistiksel Mekanik I

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

Kuantum Mekaniğinin Varsayımları

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

İleri Diferansiyel Denklemler

İstatistiksel Mekanik I

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Akışkan Kinematiği 1

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

8.04 Kuantum Fiziği Ders XII

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

FEM ile, Hapsolmuş Kuantum Mekaniksel Sistemlerin Çözümü

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

İleri Diferansiyel Denklemler

Rastgele Süreçler. Rastgele süreç konsepti (Ensemble) Örnek Fonksiyonlar. deney. Zaman (sürekli veya kesikli) Ensemble.

İleri Diferansiyel Denklemler

Elektromanyetik Dalga Teorisi

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MAT 101, MATEMATİK I, FİNAL SINAVI 08 ARALIK (10+10 p.) 2. (15 p.) 3. (7+8 p.) 4. (15+10 p.) 5. (15+10 p.) TOPLAM

İleri Diferansiyel Denklemler

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Bu durumu, konum bazında bileşenlerini, yani dalga fonksiyonunu, vererek tanımlıyoruz : ) 1. (ikx x2. (d)

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Newton un F = ma eşitliğini SD den türete bilir miyiz?

RASGELE SÜREÇLER İ.Ü. ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ İLETİŞİM LABORATUVARI ARALIK, 2007

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

KM in Sorunları ve Başarısızlıkları

MASSACHUSETTS TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Fizik Bölümü Fizik 8.04 Bahar 2006 SINAV 2 Salı, Mart 14, :00-12:30

Özet: Açısal momentumun türetimi. Açısal momentum değiştirme bağıntıları. Artırıcı ve Eksiltici İşlemciler Kuantum Fiziği Ders XXI

İleri Diferansiyel Denklemler

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

İleri Diferansiyel Denklemler

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-3

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Ders 6: Sürekli Olasılık Dağılımları

LİNEER DALGA TEORİSİ. Page 1

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

1.ÜNİTE MODERN ATOM TEORİSİ -2.BÖLÜM- ATOMUN KUANTUM MODELİ

SÜREKLİ OLASILIK DAĞILIŞLARI

Fiziksel bir olayı incelemek için çeşitli yöntemler kullanılır. Bunlar; 1. Ampirik Bağıntılar 2. Boyut Analizi, Benzerlik Teorisi 3.

FEM ile, Hapsolmuş Kuantum Mekaniksel Sistemlerin Çözümü

İleri Diferansiyel Denklemler

Kümülatif Dağılım Fonksiyonu (Sürekli)

Potansiyel Engeli: Tünelleme

Stokastik Süreçler. Bir stokastik süreç ya da rastgele süreç şöyle tanımlanabilir.

DERS İÇERİKLERİ, KAZANIMLAR, DERSLER ARASI İLİŞKİ Çizelge 2.

Magnetic Materials. 7. Ders: Ferromanyetizma. Numan Akdoğan.

İleri Diferansiyel Denklemler

Zamandan bağımsız pertürbasyon teorisi tartışmamızda bu noktaya kadar, sonuçlarımızın

İleri Diferansiyel Denklemler

Elektromanyetik Dalga Teorisi

Matris Cebiriyle Çoklu Regresyon Modeli

Ders 4: Rastgele Değişkenler ve Dağılımları

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

İleri Diferansiyel Denklemler

İnce Antenler. Hertz Dipolü

8.04 Kuantum Fiziği DersXIX

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 1 Çözümler

Rastgelelik, Rastgele Sinyaller ve Sistemler Rastgelelik Nedir?

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

Rastgele Değişkenlerin Dağılımları. Mühendislikte İstatistik Yöntemler

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

DENEY 1. İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

İleri Diferansiyel Denklemler

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

Tek Boyutlu Potansiyeller: Potansiyel eşiği

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

İstatistiksel Mekanik I

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

Transkript:

MIT Açık Ders Malzemesi http://ocw.mit.edu 8.334 İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 008 Bahar Bu malzemeye atıfta bulunmak ve Kullanım Şartlarımızla ilgili bilgi almak için http://ocw.mit.edu/terms ve http://tuba.acikders.org.tr sitelerini ziyaret ediniz.

II.C Kendiliğinden Simetri Kırılması ve Goldstone Modları Sıfır alanda, h = 0, mikroskopik Hamiltoniyen in tam dönme simetrisi olduğu halde, düşük sıcaklık fazının yoktur. Net mıknatıslanma M için n-uzayında belirli bir yön seçildiği için, kendiliğinden kırılan simetri vardır ve buna tekabül sistemde uzun menzilli bir düzen oluşmuştur. Orijinal simetri, yaygın olarak hala vardır, şöyle ki, eğer bütün yerel mıknatıslanmalar m (x) beraber dönderilirlerse (yani m (x) m (x)), enerji değişmez. Böyle bir dönme, düzenli bir durumu, başka düzenli bir duruma dönüştürür. Eğer düzenli bir dönüşümün enerji maliyeti yoksa, süreklilikten dolayı, uzayda yavaş yavaş değişen bir dönme (yani m (x) (x) m (x), (x) sadece uzun dalgaboylu değişimleri içerir) çok az enerjiye mal olur. Bu tür düşük enerji uyarımlara Goldstone Modları denir. Bütün kırık sürekli simetri içeren sistemlerde bulunurlar. Kesikli bir simetri kırıldığında, Goldstone modları olmaz, çünkü bir durumdan, denk başka bir duruma yavaşça değişen dönmeler yaratılamaz. Fononlar, kristal yapısından kaynaklı öteleme ve dönme simetrilerinin kırılmasına karşılık gelen Goldstone modlarına örnektir. Süperakışkanlık bağlamında, Goldstone modlarının kaynağını ve sonuçlarını araştıralım. Bose yoğuşmasına benzer şekilde, süperakışkan fazda da, tek bir kuantum temel durumunum makroskopik doluluğu vardır. Düzen parametresi ψ(x) ψ + iψ ψ(x) e iθ(x) (II.11) x civarındaki gerçek dalga fonksiyonunun, temel durum bileşenidir (örtüşme). Dalga fonksiyonunun fazı gözlemlenebilen bir nicelik değildir ve herhangi bir fiziksel olarak ölçülebilen olasılıkta görünmemelidir. Mesela, etkin kabalaştırılmış Hamiltoniyen, bir açılım olarak βh = K d d x ψ + t ψ + u ψ 4... (II.1) olarak yazılabilir. Açıkça, denklem II.1, Landau-Ginzburg Hamiltoniyen inin n = ( m (ψ,ψ )) durumuna denktir. Süperakışkan geçişi, t<0için, sonlu bir ψ değerinin oluşmasıyla göze çarpar. Hamiltoniyen i minimize etmek, ψ in genliğini belirler, ancak fazını belirlemez. Şimdi, fazı yavaşça değişen bir durum düşünün, yani ψ(x) = ψe iθ(x). Bu formu Hamiltoniyen e yerleştirince, enerji βh = βh 0 + K d d x( θ) (II.13) olarak elde edilir; burada K = K ψ olmak üzere. Öteleme simetrisinden faydalanarak, denklem II.13 (V hacminde) θ(x) = ei x θ / V yazılarak, birbirinden bağımsız modlara ayrıştırılabilir: βh = βh 0 + K θ(). (II.14) 17 www.acikders.org.tr

Açıkça, uzun dalga boylu Goldstone modları çok az enerjiye mal olurlar ve termal salınımlarla kolayca uyarılırlar. Düzen parametresinin genliğinin gerçekten düzgün olduğunu varsayarsak, belli bir dizilimin olasılığı P[θ(x)] exp K dd x( θ) (II.15) ile verilir. Alternatif olarak, Fourier bileşenleri cinsinden P[θ()] exp Her θ modu, sıfır ortalamalı ve K θ() p(θ ). (II.16) θ θ = δ, K (II.17) olan Gaussiyan dağılımlı, bağımsız bir rastgele değişkendir. 1 Denklem II.17 den, θ(x) fazının reel uzaydaki bağdaşıklıklarını hesaplayabiliriz. Açıkça, simetriden dolayı, θ(x) =0, ve θ(x)θ(x ) = 1 V, e i x+i x θ θ = 1 V e i (x x ) K (II.18) Süreklilik limitinde toplam, integral olarak yazılabilir ( V d d /(π) d )ve θ(x)θ(x ) = d d e i (x x) (π) d K = C d(x x ) K. (II.19) C d (x) = d d e i x (π) d (II.0) 1 Reel bir alanın θ(x) Fourier dönüşümü karmaşıktır θ = θ, +iθ,. Ancak, θ = θ = θ, iθ, koşulundan dolayı, alanların sayısı ikiye katlanmaz. Gaussiyan, öteleme değişmez ağırlığın genel hali P[{θ }] exp K() θ θ = exp K() (θ, + θ,) >0 olarak gösterilebilir. İlk çarpım, bütün değerleri üzerinden olmakla beraber, ikincisi sadece yarı uzayla sınırlandırılmıştır. Farklı değerleri için açıkça çapraz bağdaşıklık yoktur ve Gaussiyan değişkeden doğrudan sonuçlarını oluşturabiliriz. θ, = θ, = 1 K() θ θ ± = θ, θ, = 1 1 K() 18 www.acikders.org.tr

fonksiyonu, d boyutlu uzayda, merkezdeki birim yükün yarattığı Coulomb potansiyelidir, çünkü C d (x) = d d ei x (π) d = δ d (x) (II.1) denkleminin çözümüdür. Gauss un teoremini kullanarak: d d x C d = ds C d, kolayca bir çözüm bulabiliriz. Küresel simetrik bir çözüm için, C d =(dc d /dx)ˆx, yukarıdaki denklem 1=S d x d 1 dc d dx, (II.) halini alır, burada S d = πd/ (d/ 1)!, (II.3) d boyuttaki toplam katı açıdır (birim kürenin alanı). Dolayısıyla dc d dx = 1 S d x d 1, = C d(x) = x d ( d)s d + c 0, (II.4) burada c 0 integrasyon sabitidir. C d (x) in uzun mesafe davanışı d = de çarpıcı şekilde değişir: lim C d(x) = x Integrasyon sabiti, x x da sıfıra giden c 0 d> x d ( d)s d d< ln(x) π d =. (II.5) [θ(x) θ(x )] =θ(x) θ(x)θ(x ), (II.6) ifadesine bakarak elde edilebilir. Dolayısıyla, [θ(x) θ(x )] = ( x x d a d ) K( d)s d (II.7) burada a, ağ aralığı mertebesindedir. d > için, faz salınımları sonludur, bununla beraber, d için asimptotik olarak büyürler. Faz π ile sınırlı olduğu için, fazda uzun erimli düzenin yok olduğu anlamına gelir. Bu sonuç, faz salınımlarının, iki nokta bağdaşıklık fonksiyonuna etkisine bakarsak, daha açık hale gelir: ψ(x)ψ (0) = ψ e i[θ(x) θ(0)]. (II.8) (Genlik salınımları ihmal edildiğinden, aslında enine bağdaşıklık fonksiyonunu inceliyoruz.) 19 www.acikders.org.tr

Daha sonra, herhangi Gaussian dağılıma sahip değişkenler için exp(αθ) =exp α olduğunu ispatlayacağız. Bu sonucu kabul edersek, θ ψ(x)ψ (0) = ψ exp 1 [θ(x) θ(0)] = ψ exp x d a d K( d)s d sonucunu elde ederiz ve asimptotik olarak, (II.9) lim x ψ(x)ψ (0) = ψ for d> 0 for d. (II.30) Düzen parametresi ψ için yapılan semer noktası yaklaşımı, salınımları ihmal ederek elde edilmiştir. Yukarıdaki sonuç, faz salınımlarının dahil edilmesinin d> için, düzenin azalmasına, ve d için, tamamen ortadan kalkmasına yol açtığını gösterir. Yukarıdaki örnek, Mermin-Wagner teorisi denen daha genel bir sonucun tipik bir örneğidir. Teori, d için, kısa erimli etkileşimleri olan sistemlerde, sürekli bir simetrinin kendiliğinden kırılması diye bir durum olmadığını söyler. Bu kuramın bazı sonuçları: (1) Sınır boyut olan ve alt kritik boyut olarak bilinen iki boyut, dikkatli ele alınmalıdır. Daha sonra da göstereceğimiz gibi, iki boyutlu süperakışkanda, gerçek uzun erimli bir düzen olmadığı halde, aslında bir faz geçişi vardır () Kırılan simetri kesikli ise (mesela n =1), Goldstone modları yoktur. Böyle durumlarda, uzun erimli düzen, alt kritik boyut d =1 e kadar mümkündür. 0 www.acikders.org.tr