Физики увидели поперечную природу бозонного пика в аморфных телах
Японские физики смоделировали поведение двумерных двухкомпонентных аморфных тел для различных типов межатомного взаимодействия. Их интересовало происхождение бозонного пика, то есть избытка колебательной плотности состояний, присущей всем аморфным телам. Они выяснили, что этот избыток связан с сильным взаимодействием фононов с квазилокализованными одномерными модами, но только для поперечного случая. Исследование опубликовано в Nature Physics.
Твердые тела интересны тем, что их свойства во многом определяются не столько химической природой составляющих их атомов, сколько способ их расположения друг относительно друга. Ситуация, когда атомы выстроены в упорядоченный массив (кристалл), существенно отличается от их разупорядоченной укладки (аморфное тело). Важную роль при этом играет наличие дальнего порядка и симметрии. Теория кристаллов во многом опирается на идею о том, что, если сместить решетку на целое число периодов, уравнения измениться не должны (трансляционная симметрия). Этот подход оказался очень плодотворным и позволил ученым связать экспериментально наблюдаемые свойства кристаллов (теплопроводность, теплоемкость, электропроводность и так далее) с поведением электронов и коллективных колебаний атомов (фононов).
Аморфные тела лишены трансляционной симметрии, поэтому понимание соответствующей физики уступает таковому для кристаллов. Одной из самых больших загадок при этом остается так называемый бозонный пик, то есть аномальный избыток приведенной плотности состояний фононов при низких энергиях. Как правило, он проявляет себя в опытах по измерению теплоемкости и теплопроводности при низких температурах, а также в экспериментах по рамановскому рассеянию света и при рентгено- и нейтроноструктурному анализу.