Есть ли трек у фонона?

[Muha_]

Представление о фотоне как о частице возникает в частности потому, что для него можно получить трек. Т.е. речь не просто о том что энергия поля отдается порциями, но кроме того, если фотон обнаружен в какой-то точке, то он продолжает обнаруживаться в последующих как частица.
Предположим, что в очень большом кристалле распространяется звуковая волна. Тогда, как я понимаю, происходящее в кристалле можно рассматривать не только как волну, но и как распространение неких квазичастиц. Тогда вопрос - это просто прием, или эти частицы действительно являются частицами в том смысле, как выше сказано про фотон: в теории для них можно получить трек.

Почему спрашиваю - любопытство и попытка не изучая всего понимать что-то (знаю, здесь не приветствуется, но как есть).

Моя попытка ответить на этот вопрос исходя из понимания минимума от минимума КМ:
Звуковые колебания кристаллической решетки будут все ослабляться распространяясь все дальше от источника и в какой-то момент энергия каждого кванта звуковой волны будет занимать достаточно большое пространство. Тогда этот квант можно детектировать отдельно некой системой, способной отнять, скажем половину энергии кванта. Дальше будет путешествовать квант вдвое меньшей частоты, который опять можно поймать следующим детектором и таким образом получить трек фонона.
Но тут вопрос - а получится ли трек, или по каким-то причинам то что я описываю работает совсем не так.

Последний вопрос - какой минимум знаний нужен, чтобы понять почему трек будет (не будет)? Например, если понимать минимально концепции квантовой теории поля, это помогло бы понять почему у частиц есть трек и распространяется ли это на квазичастицы?

[schoolboy]

Muha_ в сообщении #1563300 писал(а):

Т.е. речь не просто о том что энергия поля отдается порциями, но кроме того, если фотон обнаружен в какой-то точке, то он продолжает обнаруживаться в последующих как частица.

Если энергия отдается порциями, как же можно обнаружить фотон, не поглотив его? А если поглотили в точке, то в последующих уже не он.

[Muha_]

schoolboy в сообщении #1563302 писал(а):

Если энергия отдается порциями, как же можно обнаружить фотон, не поглотив его? А если поглотили в точке, то в последующих уже не он.

Если говорить о фотоне только как о том что поглощается целиком, тогда как тогда получается трек в камере Вильсона или эффект Комптона?

[schoolboy]

Банальная истина из квантовой механики, что квантовая частица не имеет траектории. Если же под треком понимать некое следствие взаимодействия частицы, то у фонона, имеющего импульс, конечно может наблюдаться такое следствие взаимодействия - трек. Особой разницы между частицами и квазичастицами в этом смысле нет, электроны, например, как и дырки в полупроводниках это ведь квазичастицы, у них масса совсем не такая, как у свободных электронов.

[Muha_]

schoolboy в сообщении #1563311 писал(а):

Банальная истина из квантовой механики, что квантовая частица не имеет траектории. Если же под треком понимать некое следствие взаимодействия частицы, то у фонона, имеющего импульс, конечно может наблюдаться такое следствие взаимодействия - трек. Особой разницы между частицами и квазичастицами в этом смысле нет, электроны, например, как и дырки в полупроводниках это ведь квазичастицы, у них масса совсем не такая, как у свободных электронов.

То что дырку или электрон в твердом теле можно рассматривать как частицу с траекторией мы просто постулируем (понятное дело не настоящей классической траекторией а в квантовом смысле - если измерили в каких-то координатах, значит высока вероятность поймать поблизости) . Меня интересует ситуация когда волновая сторона процесса очевидна, а вот корпускулярная - нет. Есть ли в квантовой теории что-то что заставит фонон оставить трек так же как его может оставить фотон?

[schoolboy]

Muha_
Честно говоря, я никогда не видел трек фотона, вы не можете привести ссылку на картинку, на которой трек фотона.

[Muha_]

Если бы мог привести такую ссылку не спрашивал бы здесь :).
Бывает или нет трек гамма-кванта в камере Вильсона?
Можно или нет проследить путь одного фотона в эффекте Комптона?

[schoolboy]

Muha_ в сообщении #1563300 писал(а):

Представление о фотоне как о частице возникает в частности потому, что для него можно получить трек.

Это же не вопрос, это утверждение. Если и может быть трек у фотона, то это большое множество других частиц, которым он передал импульс и энергию. У фонона есть квазиимпульс и энергия, из которых наверное может получится трек, фонон даже туннелировать через вакуум может, из одного твердого тела в другое.

[Muha_]

Кажется начинаю понимать.
Если фотон сталкивается с электроном, то на выходе может получиться любой набор частиц. Но поскольку заряд энергия и импульс должны сохраняться, то если энергия не слишком велика получается снова электрон и фотон. Таким образом это новый фотон а не продолжение движения старого (хотя это просто слова - "новый/старый", сама физика такими вещами не оперирует). Но при этом новый фотон локализован поблизости от места где уничтожен старый так как он образовался в результате столкновения.

Точно так же мы видим трек электрона в камере Вильсона, но при этом мы скорее будем держать в воображении что это двигается один и тот же электрон, чем что он при каждом взаимодействии с каждым виртуальным фотоном электромагнитного поля трансформируется в новый электрон. Но опять старый/новый это просто болтовня и не физика.

Наконец, получается что фонон может оставить трек в случае если столкновение его с тем чем мы его меряем порождает новый фонон а не что-то иное.

Получается никакой особой квантовой магии, которая делает любую волну частицами с треком нет. Есть просто частицы которые воспроизводят себя при взаимодействии. Например электрон+фотон может быть снова равно электрон+фотон. И мы видим как бы один и тот же электрон или один и тот же фотон. Понятно, что ввиду неотличимости всех частиц "один и тот же" он только в воображении дилетанта который еще не понимает всей КМ.

-- 23.08.2022, 15:02 --

schoolboy в сообщении #1563318 писал(а):

У фонона есть квазиимпульс и энергия, из которых наверное может получится трек, фонон даже туннелировать через вакуум может, из одного твердого тела в другое.

А вот это немного смутило. Если фонон это кванты звуковой волны, то через промежуток состоящий из вакуума волна не может пройти в принципе никак. Значит фонон тоже не сможет туннелировать. Если конечно это очень узкий промежуток, настолько узкий что волна частично проходит, тогда понятно что отдельный фонон как бы "туннелирует". Но ведь волна проходит по вполне классическим причинам а не квантовым? Колебания атомов по одну сторону промежутка не породят колебания по другую просто потому что есть квантовая механика?

Насчет квазиимпульса и энергии предположу, что раз у фонона они есть, значит они должны сохраниться и если им некуда деться кроме как в новый фонон, излученный и позиции где измерен старый то тогда и получится трек.

[schoolboy]

Примерно так. Рекомендую "Р. Пайерлс. Сюрпризы в теоретической физике.", там есть глава "1.3 Волны и частицы", вот ее бы хорошо прочитать. Фонон не волна, тем более не классическая волна, фонон квантовая частица, ну пусть квазичастица с квазиимпульсом.

[Muha_]

Спасибо.