Введение к работе
Актуальность темы. Коллективные возбуждения в твердых телах активно исследуются уже в течение нескольких десятилетий. Помимо научного интереса к таким возбуждениям как к своеобразным физическим явлениям и их важности с точки зрения практического использования, исследование коллективных возбуждений позволяет получить информацию (порой недоступную для других методов) о характеристиках микроскопических систем, образующих твердое тело. К настоящему времени различные коллективные возбуждения в твердых телах хорошо изучены экспериментально и теоретически в линейном режиме, когда интенсивности возбуждений достаточно малы. Однако в некоторых практически важных ситуациях амплитуды возмущений достигают больших значений, что ставит в число актуальных задач задачу изучения нелинейных возбуждений в твердых телах. Прежде всего были исследованы нелинейные акустические явления в . диэлектриках [13. Для металлов на отдельных конкретных задачах была выявлена важная роль электронной компоненты в нелинейных процессах [2,3]. На это же указывают детальные исследования нелинейных коллективных явлений в плазме [4]. Для проводящих твердых тел условия существования и свойства нелинейных коллективных возбуждений должны обладать рядом отличительных особенностей. Теоретическому исследованию некоторых из этих особенностей посвящена данная диссертация.
Целью работы является исследование возможности существования и свойств стационарных нелинейных квазиэлектростатических и упругих возбуждений (солитонов и ударных волн малой интенсивности) в проводящих твердых телах.
Научная новизна и практическая значимость работы определяется тем, что в ней:
впервые показано, что в многокомпонентной плазме полупроводников и полуметаллов в бесстолкновительном режиме возможно существование квазиэлектростатических солитонов, характеристики и условия существования которых существенно зависят от квантовых особенностей движения частиц;
с учетом деформационного и электростатического взаимодействия впервые изучено влияние электронной системы на различные типы упругих солитонов в проводящих твердых- телах. Рассчитаны электронные перенормировки нелинейных модулей упругости и дисперсионных параметров решетки. Проанализированы характеристики и условия существования различных
типов упругих солитонов;
- впервые установлена возможность существования упругих ударных волн в проводящих твердых телах при низких температурах, целиком обусловленных вязкостью электронного газа и изучены их основные свойства.
Изложенные в диссертации результаты получены на хорошо опробиро-ванных моделях. Экспериментальное обнаружение изучаемых эффектов позволит получить новую информацию об электронной и ионной системе нормальных проводников.
На защиту выносится:
-
Обоснование возможности существования слабонелинейных уединенных стационарных квазиэлектростатических возмущений самосогласованного поля и результаты расчета их характеристик.
-
Предсказание нового типа уединенных возмущений самосогласованного поля, обусловленных квантовым характером движения частиц.
-
Предложенная система уравнений, описывающих упругие нелинейные возмущения в проводящих твердых телах.
-
Результаты рассчета электронных перенормировок нелинейных модулей упругости и дисперсионных параметров решетки, а также характеристик слабонелинейных уединенных возмущений в проводящих твердых телах.
-
Результаты исследования упругих ударных волн малой интенсивности в проводящих твердых телах. Обоснование возможности существования упругих ударных волн в области низких температур за счет электронной вязкости.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре по низкотемпературной физике металлов (Донецк, 1989) и на Международной конференции по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 1995) и опубликованы в пяти работах.
Структура и обьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами к каждой главе, заключения и изложена на 133 страницах машинописного текста, включая 2 рисунка, список литературы, содержащий 130 наименований и приложение, содержащее 2 таблицы.
