ТЕМНАЯ ЕНЕРГІЯ охолоджують ОКОЛИЦЯ НАШОЇ ГАЛАКТИКИ
Темна енергія - загадкова явище, що виходить за рамки Стандартної моделі фізики. Астрономи зацікавилися ним близько десяти років тому. Знову стало актуальним розширення Всесвіту: вчені припускали, що воно згасає, а виявилося, що прискорюється. Але незабаром астрономи зрозуміли, що у темній енергії є своя темна сторона. Далі.
ФЕРМІ-Поверхность -ізоенергетіч. поверхню в просторі квазіімпульсів (p -простору), відповідна ферми-енергії:
Тут -дисперсія закон електрона провідності; s-номер енергетичних. зони (див. Зонная теорія) .Ф - п. відокремлює при темп-ре Т = 0 До зайняті електронами провідності стану від вільних. Зображуючи Ф - п. можна обмежитися одним осередком p -простору (1-й Брілль-ена зоною). т. к. в ній розташовані кінці векторів р. описують всі нееквівалентні стану. Але можна використовувати розширене (нескінченне) p -простору, в к-ром кожна ізоенергетіч. поверхню (і Ф - п. теж) періодична з періодом 2 pbh. де b -довільний вектор оберненої гратки. Якщо Ф - п. повністю уміщається в одній комірці p -простору, то таку поверхню зв. з а м до зв у т о м. Якщо Ф - п. перетинає кордони осередки p -простору, її зв. про т до р и т о й. При використанні розширеного p -простору замкнута Ф - п. нескінченно повторюється з комірки в комірку, а відкрита проходить через все p -простору. Ф - п. може бути відкрита в одному, двох і трьох вимірах (рис. 1, 2, 3).
Мал. 1. Поверхня Фермі графіту.
Мал. 2. а -Відкрита поверхню Фермі Аu, Сu. Ag; б -сеченіе її площиною [110], видно відкриті напрямки.
Мал. 3. а -Відкрита електронна поверхню Фермі Рb; б -та ж поверхню в одній комірці оберненої гратки.
У більшості металів є дек. частково заповнених енергетичних. зон. Тому, як правило, Ф - п. має дек. порожнин (до а р м а н о в, д о л і н), з яких брало одні можуть бути відкритими, а інші замкнутими. Замкнута Ф - п. може оточувати область p -простору, де; тоді при Т = 0 До їхні капітали всередині Ф - п. зайняті. Така Ф - п. наз. е л е к т р о н н о й. Якщо всередині Ф - п. є стану с. то при Т = 0 До вони вільні, а Ф - п. наз. д и р о ч н о м. Нормаль до Ф - п. є швидкість електрона У електронних Ф - п. вектори швидкості (нормалі) спрямовані назовні поверхонь, у доручених-всередину.
Обсяг однієї порожнини замкнутої Ф - п. або частина обсягу відкритої Ф - п. яка припадає на одну клітинку p -простору, з точністю до чисельного множника збігається з щільністю ns електронів провідності, що належать s -й зоні:
Для доречний Ф - п. її обсяг прийнято пов'язувати з щільністю n's дірок - щільністю вільних станів в зоні:
Особливий клас складають компенсовані метали (Be, Bi), у яких брало обсяги електронних і доручених порожнин Ф - п. рівні, т. е. рівні щільності електронів і дірок. Якщо Ф - п сфера (К, Na, Rb, Cs), то її радіус дорівнює
у еліпсоїдального Ф - п. (Bi) розміри осей еліпсоїда пропорційні n 1/3.
Обчислення форми Ф - п. конкретного металу поки нездійсненно, тому визначення форми Ф - п. виробляється по фіз. даними. З разл. ступенем точності відомі Ф - п. всіх металів і багатьох інтерметалевих з'єднань. При цьому використовується той факт, що більшість термодинамич. кинетич. акустич. і ін. властивостей металів обумовлено електронами, які займають стану поблизу Ф - п. В результаті характеристики металу виявляються пов'язаними з геом. характеристиками Ф - п. (Формою, кривизною, площею перетинів і ін.). Так, сильна анізотропія магнетосопротивления вказує на відкритість Ф - п. знак постійної Холла (див. Холла ефект) визначає характер Ф - п. (Електронна або діркова), осциляції магн. сприйнятливості в сильних магн. полях (де Хааса - ван Альфена ефект) дозволяють визначити площу екстремального перетину Ф - п .; поверхневий імпеданс в умовах аномального скін-ефекту -ср. кривизну Ф - п .; квантовий циклотронний резонанс - площа всіх (а не тільки екстремальних) перетинів Ф - п. і т.д.
Завдання відновлення форми Ф - п. по фіз. даними не може бути вирішена без залучення теоретич. моделей. Найчастіше застосовують або наближення (модель) майже вільних електронів, або наближення сильного зв'язку. Обидві моделі використовують міркування симетрії. що дозволяють визначити загальні контури Ф - п. Наближення майже вільних електронів передбачає, що вся анізотропія Ф - п результат періодичності кристала, В нульовому наближенні Ф - п сукупність сфер радіуса pF з центрами в точках p -простору p = 2phb еквівалентних центру першої зони Брілюена. Облік взаємодії електронів з кристал-лич. гратами зводиться до зняття виродження (якщо діаметр сфери більше розміру 1-ї зони Брілюена) і призводить до перебудови Ф - п. (Напр. Виникають відкриті поверхні). Отримувані т. О. форми Ф - п. різноманітні, хоча і складено з "обрізків" сфер.
Модель сильно зв'язаних електронів використовує розкладання енергії електрона в решітці в ряд Фур'є, а наближення полягає в тому, що застосовується не весь ряд, а лише дек. його членів, що володіють усіма елементами симетрії кристала.
Фазовий перехід в металі супроводжується зміною його Ф - п. Так, при переході з парамагнітного в феро-магн. стан (див. Магнітний фазовий перехід) відбувається розщеплення Ф - п. на дві - для електронів з різному спрямованими спинами.
Зовн. вплив на метал може призвести до зміни геометрії Ф - п. може виникнути або зникнути порожнину Ф - п. і (або) розірватися або утворитися перемичка у Ф - п. При цьому електронні характеристики металу виявляють аномалії, звані електронним топологічним переходом в нормальному металі.
Літ .: Крекнелл А. Уонг К. Поверхня Фермі. пер. з англ. М. 1978; см. також літ. при ст. Метали.
М. І. Каганов, Е. М. Епштейн.