تقريب الطور العشوائي

تقريب الطور العشوائي ( RPA ) هو أسلوب تقريبي في فيزياء المادة المكثفة والفيزياء النووية . وقد طُرح لأول مرة من قِبل ديفيد بوم وديفيد باينز كنتيجة مهمة في سلسلة من الأبحاث الرائدة عامي 1952 و1953. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] على مدى عقود، سعى الفيزيائيون إلى دمج تأثير التفاعلات الكمومية المجهرية بين الإلكترونات في نظرية المادة. يأخذ تقريب الطور العشوائي لبوم وباينز في الحسبان تفاعل كولوم الضعيف المحجوب، ويُستخدم عادةً لوصف الاستجابة الإلكترونية الخطية الديناميكية لأنظمة الإلكترونات. وقد طُوّر لاحقًا إلى الصيغة النسبية (RRPA) عن طريق حل معادلة ديراك . [ 4 ] [ 5 ]
في تقريب الطور العشوائي (RPA)، يُفترض أن الإلكترونات تستجيب فقط للجهد الكهربائي الكلي V ( r )، وهو مجموع جهد الاضطراب الخارجي Vext ( r ) وجهد الحجب Vsc ( r ). يُفترض أن جهد الاضطراب الخارجي يتذبذب بتردد واحد ω ، بحيث يُنتج النموذج، عبر طريقة المجال المتسق ذاتيًا (SCF) [ 6 ]، دالة عازلة ديناميكية يُرمز لها بـ εRPA ( k , ω ).
يُفترض أن مساهمة الجهد الكهربائي الكلي في دالة العزل الكهربائي تتلاشى ، بحيث لا يُساهم إلا الجهد عند متجه الموجة k . هذا ما يُقصد بتقريب الطور العشوائي. دالة العزل الكهربائي الناتجة، والتي تُسمى أيضًا دالة ليندهارد للعزل الكهربائي ، [ 7 ] [ 8 ] تتنبأ بدقة بعدد من خصائص غاز الإلكترونات، بما في ذلك البلازمونات . [ 9 ]
تعرضت تقريبية الطور العشوائي (RPA) لانتقادات في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي بسبب إفراطها في حساب درجات الحرية، وأدى طلب تبريرها إلى عمل مكثف بين الفيزيائيين النظريين. في ورقة بحثية رائدة، أظهر موراي جيل مان وكيث بروكينر أنه يمكن اشتقاق تقريبية الطور العشوائي من مجموع مخططات فاينمان المتسلسلة من الرتبة الأولى في غاز إلكتروني كثيف. [ 10 ]
في الموصلية الفائقة ، يمكن استخدام RPA لاستنتاج تفاعل باردين-باينز بين الفونونات والإلكترونات الذي يؤدي إلى اقتران كوبر . [ 11 ]
أصبح الاتساق في هذه النتائج مبرراً مهماً وحفز نمواً قوياً جداً في الفيزياء النظرية في أواخر الخمسينيات والستينيات.
التطبيقات
الحالة الأرضية لنظام بوزوني متفاعل
مكنسة كهربائية تعمل بالهواء المضغوطبالنسبة لنظام بوزوني، يمكن التعبير عنه بدلالة فراغ بوزوني غير مترابط وإثارات البوزون الأصلية
حيث Z هي مصفوفة متناظرةو
يمكن حساب التطبيع بواسطة
أينهو تحليل القيم المفردة لـ.
يتم تحديد العلاقة بين الإثارات الجديدة والقديمة من خلال
- .
مراجع
- ↑ بوم، ديفيد ؛ باينز، ديفيد (1 مايو 1951). "وصف جماعي لتفاعلات الإلكترون. 1. التفاعلات المغناطيسية". مجلة Physical Review . 82 (5). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 625-634 . Bibcode : 1951PhRv...82..625B . doi : 10.1103/physrev.82.625 . ISSN 0031-899X .
- ↑ باينز، ديفيد ؛ بوم، ديفيد (15 يناير 1952). "وصف جماعي لتفاعلات الإلكترون: الجزء الثاني. الجوانب الجماعية مقابل الجوانب الفردية للجسيمات في التفاعلات". مجلة Physical Review ، 85 (2). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 338-353 . Bibcode : 1952PhRv...85..338P . doi : 10.1103/physrev.85.338 . ISSN 0031-899X .
- ↑ بوم، ديفيد ؛ باينز، ديفيد (1 أكتوبر 1953). "وصف جماعي لتفاعلات الإلكترون: الجزء الثالث. تفاعلات كولوم في غاز إلكتروني متدهور". مجلة Physical Review . 92 (3). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 609-625 . Bibcode : 1953PhRv...92..609B . doi : 10.1103/physrev.92.609 . ISSN 0031-899X .
- ↑ ديشموخ، براناوا سي .؛ مانسون، ستيفن تي. (سبتمبر 2022). "التأين الضوئي للأنظمة الذرية باستخدام تقريب الطور العشوائي بما في ذلك التفاعلات النسبية" . الذرات . 10 (3): 71. Bibcode : 2022Atoms..10...71D . doi : 10.3390/atoms10030071 . ISSN 2218-2004 .
- ↑ جونسون، دبليو آر؛ لين، سي دي؛ تشينغ، كيه تي؛ لي، سي إم (1980-01-01). "تقريب الطور العشوائي النسبي" . فيزيكا سكريبت . 21 ( 3-4 ): 409-422 . Bibcode : 1980PhyS...21..409J . doi : 10.1088/0031-8949/21/3-4/029 . ISSN 0031-8949 . S2CID 94058089 .
- ↑ إهرنرايش، هـ.؛ كوهين، م. هـ. (15 أغسطس 1959). "نهج المجال المتسق ذاتيًا لمسألة الإلكترونات المتعددة". مجلة Physical Review ، 115 (4). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 786-790 . Bibcode : 1959PhRv..115..786E . doi : 10.1103/physrev.115.786 . ISSN 0031-899X .
- ^ ج. ليندهارد (1954). "حول خصائص غاز الجسيمات المشحونة" (PDF) . Kongelige Danske Videnskabernes Selskab، Matematisk-Fysiske Meddelelser . 28 (8).
- ↑ NW Ashcroft and ND Mermin, Solid State Physics (Thomson Learning, Toronto, 1976)
- ↑ جي دي ماهان، فيزياء الجسيمات المتعددة ، الطبعة الثانية (دار بلينوم للنشر، نيويورك، 1990)
- ↑ جيل مان، موراي؛ برويكنر، كيث أ. (15 أبريل 1957). "طاقة الترابط لغاز الإلكترونات عند كثافة عالية" (ملف PDF) . مجلة Physical Review . 106 (2). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 364-368 . Bibcode : 1957PhRv..106..364G . doi : 10.1103/physrev.106.364 . ISSN 0031-899X . S2CID 120701027 .
- ↑ كولمان، بيرس (26-11-2015). مقدمة في فيزياء الأجسام المتعددة . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-1-316-43202-0.
- فيزياء المادة المكثفة
