March 20 at 15:00, Moscow time, ACTP will hold the seminar on "Selected issues of the condensed matter theory from the experimentalist point of view" by Prof. Vadim V. Brazhkin (Institute for High Pressure Physics RAS)
“Избранные вопросы теории конденсированного состояния с точки зрения экспериментатора: 1) Почему статистическая механика “работает” в конденсированных средах 2) “Квантовые” значения экстремумов “классических” макроскопических величин”
Аннотация к части 1.
Основы статистической механики газов освещены во многих учебниках и обзорах весьма подробно, тогда как основания использования распределения Гиббса в кристаллах, стеклах и жидкостях рассматриваются достаточно редко. К гармоническому кристаллу из большого числа частиц распределение Гиббса формально неприменимо. Вместе с тем система даже из небольшого числа связанных ангармонических осцилляторов может демонстрировать все основные черты термодинамически равновесных кристаллов и жидкостей. Именно нелинейность (ангармонизм) колебаний приводит к перемешиванию фазовых траекторий и эргодичности конденсированных сред. При переходе системы к термодинамически равновесному состоянию существует 3 характерных масштаба времен: время термализации системы (фактически, время установления локального распределения Гиббса в импульсном пространстве и установления локальной температуры); время установления однородной температуры в системе после контакта с термостатом и, наконец, время установления эргодичности в системе (фактически, время диффузионного «заметания» всего фазового пространства, в том числе его координатной части). Обсуждаются вопросы генезиса образования дефектов и диффузии в кристаллах и стеклах, а также эргодичности твердых тел. Обсуждается также связь наличия метастабильных объектов во Вселенной с ростом энтропии и «стрелой времени». Конечное «время жизни» метастабильных объектов позволяет приписать каждому из них существование собственных «локальных часов». Распад любой метастабильной системы во Вселенной приводит к образованию более стабильных объектов и к испусканию фотонов и других частиц. Эти фотоны и частицы взаимодействуют с частицами стабильных подсистем во Вселенной, что приводит к их эргодичности. Испускание фотонов в неограниченной Вселенной при распаде метастабильных состояний делает эти процессы необратимыми и задает «стрелу времени», несмотря на обратимость физических уравнений, описывающих данные процессы.
Аннотация к части 2.
Фундаментальные константы играют важную роль в природе. Они определяют многие высокоэнергетические процессы. Оказывается, что эти константы также задают границы для «обычных» свойств конденсированных сред, таких как вязкость, теплопроводность, упругие модули, скорость звука и др. Кинематическая вязкость имеет точку глобального минимума P,T- диаграмме, это же верно и для температуропроводности веществ (за исключением критической точки). При этом минимальные значения этих величин определяются лишь постоянной Планка ħ и массами электрона m и атома/молекулы M. Нетривиальным является вывод о близости по величине кинематической вязкости обычных флюидов и кварк-глюонной плазмы. Аналогично, экстремумы упругих характеристик веществ, механических свойств материалов и скорости звука также определяются лишь постоянной Планка, массами электрона и ионов, а также зарядом электрона. Использование фундаментальных констант позволяет сделать разумные оценки скоростей звука веществ и упругих характеристик низкоразмерных систем.