Էջ:Հայկական Սովետական Հանրագիտարան (Soviet Armenian Encyclopedia) 12.djvu/485

Վիքիդարանից՝ ազատ գրադարանից
Jump to navigation Jump to search
Այս էջը սրբագրված չէ


ները կատարում են զրոյական տատանումներ։ Այդ տատանումների ամպլիտուդներն այնքան ավելի մեծ են, որքան փոքր են մասնիկների զանգվածները և փոխազդեցության ուժերը։ Եթե զրոյական տատանումների ամպլիտուդները համեմատելի են միջմասնիկային հեռավորությունների հետ, ապա նյութը մնում է հեղուկ վիճակում, նույնիսկ բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճաններում։ Բոլոր նյութերից միայն հելիումի երկու իզոտոպներ՝ 4He-ը և 3He-ը մթնոլորտային ճնշման դեպքում ունեն այնքան փոքր զանգված և թույլ փոխազդեցություն ատոմների միջև, որ մնում են հեղուկ վիճակում, նույնիսկ բացարձակ զրոյին շատ մոտ ջերմաստիճաններում։ Ք. հ-ին բնորոշ հատկություններ ունեն նաև էլեկտրոնները մետաղներում։ Ք. հ-ները բաժանվում են բոզե-հեղուկի և ֆերմի-հեղուկի։ Հայտնի է միայն մեկ բոզե-հեղուկ՝ հեղուկ 4He-ը, որի ատոմների սպինը զրո է։ 3He իզոտոպի ատոմները և էլեկտրոնները մետաղներում ունեն կիսամբողջ սպին, հետևաբար այն ֆերմի-հեղուկ է։ Հեղուկ 4He-ը աոաջին Ք. հ. է, որը բավական մանրամասն ուսումնասիրվել է։ 2,171 К ջերմաստիճանում և հագեցած գոլորշիների ճնշման պայմաններում 4He-ը ֆազային անցում է կատարում մի նոր վիճակի՝ He II-ի, որի դեպքում ի հայտ է գալիս քվանտային նոր հատկություն՝ գերհոսունություն։ He II-ը առանց շփման կարող է հոսել մազական խողովակների և ճեղքերի միջով։ Հեղուկ 3He-ը և էլեկտրոնները ոչ գերհաղորդիչ մետաղներում չունեն գերհոսունության հատկություն։ Միակ և շատ կարևոր գերհոսելի ֆերմի-հեղուկը էլեկտրոններն են գերհաղորդիչ մետաղներում (տես Գերհաղորդականություն): Ք. հ-ի հատկություններ է ցուցաբերում նաև 3He-ի և 4He-ի խառնուրդը։ Ք. հ-ի տեսությունից բխում է, որ շատ բարձր ճնշումների և ցածր ջերմաստիճանների դեպքում բոլոր նյութերը պետք է անցնեն Ք. հ-ի վիճակի (oրինակ, որոշ աստղերի ընդերքում):

Գրկ. Пайнс Д., Нозьер Փ., Теория квантовых жидкостей, пер. с англ., М., 1967.

Դ. Սեդրակյան

ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ՄԵԽԱՆԻԿԱ ալիքային մեխանիկա, տեսական ֆիզիկայի բաժին, որը նկարագրում է միկրոաշխարհի օրինաչափությունները։ Կազմում է ատոմային ֆիզիկայի հիմքը։ Քվանտային պատկերացումների առաջացման պատմությունն սկսվում է Մ. Պլանկի (1900) և Ա. Էյնշտեյնի (1905) աշխատանքներից, որոնք նվիրված էին.սև մարմնի ճառագայթմանը և ֆոտոէֆեկտին։ Դրանցում հայտնաբերվեց լույսի քվանտային բնույթը՝ ցույց տրվեց, որ որոշակի պայմաններում էլեկտրամագնիսական ալիքն իրեն դրսեորում է ինչպես ℏω էներգիայով և ℏk իմպուլսով «մասնիկ» (ω=2πν-ն հաճախականությունն է, k=1/λ-ն՝ ալիքային թիվը, λ-ն՝ ալիքի երկարությունը, ℏ-ը՝ Պլանկի հաստատունը), որին ֆոտոն կամ քվանտ անունը տրվեց։ Շուտով քվանտային երևույթներ բացահայտվեցին նաև նյութի կառուցվածքում։ Ֆրանկ-Հերցի փորձով (1913) ապացուցվեց, որ ատոմների էներգիան ունի ընդհատուն արժեքներ։ Մեր դարի երկրորդ տասնամյակում ակներև դարձավ, որ դասական ֆիզիկան ի վիճակի չէ բացատրելու ճառագայթմանը և ատոմին վերաբերող նոր փաստերը։ Ն. Բորը, հիմք ընդունելով է. Ռեզերֆորդի ատոմի մոլորակային մոդելը և քվանտային բնույթի երեք պոստուլատներ, առաջին քայլը կատարեց նոր տեսություն ստեղծելու ուղղությամբ։ Սակայն շուտով հասկանալի դարձավ, որ Բորի տեսությունն ունի լուրջ թերություններ և ի վիճակի չէ բացատրելու շատ կարևոր փաստեր։ Պատմականորեն նշանակալից եղավ միկրոմասնիկների ալիքային հատկությունների կանխագուշակումը (Լ. դը Բրոյլ, 1923): Դը Բրոյլը ենթադրեց, որ մասնիկալիքային երկվությունը հատուկ է ոչ միայն ճառագայթմանը, այլ նաև միկրոմասնիկներին՝ փոքր էներգիաների դեպքում։ Ք. մ-ի ստեղծման ճանապարհին վճռական քայլը կատարեց Վ. Հայզենբերգը, 1925-ին։ Նա հայտնագործեց կոորդինատի և համապատասխան իմպուլսի անհամատեղության փաստը միկրոաշխարհի օրինաչափություններում։ Հայզենբերգը լուծեց օսցիլյատորի խնդիրը։ Զարգացնելով այդ աշխատանքում առաջադրված գաղափարները, նա 1925-26-ին ըստ էության կառուցեց Ք. մ., որը Հայզենբերգի մատրիցական մեխանիկա անունով կոչվեց։ Այդ նույն ժամանակ Անգլիայում հաջողությամբ աշխատում էր Պ. Դիրակը, որի առաջին աշխատանքը հրատարակվեց նույնպես 1925-ին։ Նա գնաց ուրույն ճանապարհով, հիմք ընդունելով դասական մեխանիկայում արդյունավետ Համիլտոնի ֆորմալիզմը։ Ձևակերպվեցին քվանտացման ընդհանուր պայմանները (հիմնական կոմուտացման առնչությունները). [qi, pi]=iℏδik,[qi, qk] = [pi, pk] = 0, որտեղ q-ն և p-ն կոորդինատների և իմպուլսների օպերատորներն են, իսկ [a,b]=ab-ba: Մշակվեց օպերատորների հանրահաշիվը, ձևակերպվեցին շարժման քվանտային հավասարումները։ Ք. մ-ի երրորդ և ամենաբեղմնավոր ուղղությունը մշակվեց Է. Շրեդինգերի աշխատանքներում, 1926-ին։ Նա, հրաժարվելով Հայզենբերգի և Դիրակի ոչ պատկերավոր և խրթին մաթ. ֆորմալիզմից և զարգացնելով դը Բրոյլի գաղափարները, ստեղծեց տրամաբանական հստակ համակարգ՝ շրեդինգերյան Ք. մ.։ Շուտով պարզվեց, որ Ք. մ-ի ձևակերպման այդ երեք եղանակները ֆիզիկորեն համարժեք են։ Ք. մ-ի ստեղծման գործում իր ծանրակշիռ տեղն ունի նաև Վ. Պաուլին։ 1925-ին նա հանգեց քվանտամեխանիկական մի կարևոր սկզբունքի (տես Պաուլիի սկզբունք), իսկ 1927-ին ձևակերպեց Ք. մ., հաշվի առնելով էլեկտրոնի սպինը՝ ոչ ռելյատիվիստական մոտավորությամբ։ 1928-ին Դիրակը հայտնագործեց ռելյատիվիստական էլեկտրոնի շարժման վիճակը նկարագրող հավասարումը (տես Դիրակի հավասարում): Այդ հիմնարար աշխատանքներով ըստ էության ավարտվեց Ք. մ-ի ստեղծումը։ Միկրոաշխարհում մասնիկների ալիքային հատկություններ ունենալու փաստը վկայում է, որ դասական մեխանիկայի պատկերացումներն այստեղ կորցնում են իրենց ուժը, իմաստազրկվում է մասնիկի շարժման հետագծի հասկացությունը։ Դասական մեծությունները միկրոաշխարհում բաժանվում են համատեղելի (տրված վիճակում որոշակի արժեք ունեցող) և դրանց հետ անհամատեղելի (նույն վիճակում որոշակի արժեք չունեցող՝ իմաստազրկված) մեծությունների խմբերի։ Միմյանց հետ անհամատեղելի մեծությունների միջև գոյություն ունեն Հայզենբերգի անորոշությունների առնչությունները։ Համակարգի վիճակը բնութագրող մեծությունների թիվը քվանտային դեպքում երկու անգամ ավելի պակաս է, քան դասական դեպքում։ Օրինակ, մասնիկի շարժման վիճակը մակրոաշխարհում որոշվում է 6 մեծություններով՝ x, у, z կոորդինատներով և px, py, pz իմպուլսներով, այնինչ միկրոաշխարհում՝ 3 մեծություններով՝ միայն կոորդինատներով կամ միայն իմպուլսներով, նայած ինչպիսին է վիճակը և եթե, իհարկե, հաշվի չի առնվում սպինը։ Ք. մ-ում համակարգի վիճակը նկարագրվում է մեծությունների լրիվ հավաքածուով որոշվող մի ֆունկցիայով՝ ψf(q, t), որը կոչվում է ալիքային ֆունկցիա։ Այստեղ t-ն ժամանակն է, q=q1, q2,…,qs-ը կոորդինատների սիմվոլիկ գրությունն է, s-ը՝ համակարգի ազատության աստիճանների թիվը, f-ը՝ վիճակը և հետևաբար նրա «պատկերը» հանդիսացող ալիքային ֆունկցիան որոշող մեծությունների սիմվոլիկ գրությունը։ Այդ մեծությունները մտնում են ψ-ի մեջ որպես հաստատուն պարամետրեր, նրանց տարբեր արժեքներին համապատասխանում են տարբեր վիճակներ և ալիքային ֆունկցիաներ։ Մասնիկի դեպքում ալիքային ֆունկցիան գրվում է ψf(x, у, z, t) տեսքով։ Ալիքային ֆունկցիան ֆիզիկ, մեծություն չէ՝ նա ունի հավանականության ամպլիտուդի իմաստ, Ψf* ψfdxdуdz հավանականությունն է այն բանի, որ տրված պահին մասնիկը կգտնվի ծավալի որևէ (x, x+dx; у, y+dy; z, z+dz) տարրում (աստղանիշը կոմպլեքս համալուծ է նշանակում): Ք. մ-ի հիմնական պրոբլեմը համակարգի ալիքային ֆունկցիայի և համապատասխան ֆիզիկ. մեծությունների հնարավոր արժեքների սպեկտրի որոշումն է։ Դրա համար կան երկու հիմնական օրենքներ, որոնք փորձի ընդհանրացում են։ Առաջինն արտահայտում է սեփական արժեքների և սեփական ֆունկցիաների կապը.f᷍Ψf(q)=fΨf(q): (1)Այստեղ f᷍-ը f ֆիզիկ. մեծությանը համապատասխանող օպերատորն է, որն ստացվում է դասական f(x, у, z, рx, рy, рz) արտահայտությունից՝ px, py, pz իմպուլսները p᷍x=-i∂ℏ/∂x, p᷍y=-i∂ℏ/∂y, p᷍z=-i∂ℏ/∂z ածանցման գործողություններով փոխարինելով՝ f᷍=f(x, y, z, p᷍x, p᷍y, p᷍z): Սա կոորդինատային պատկերացման դեպքըն է, երբ ψ-ի արգումենտները կոորդինատներն են։ Որպես ալիքային ֆունկցիայի արգումենտներ կարող են լինել նաև իմպուլսները (իմպուլսային պատ֊