Средневековое дело

Бир его очень хорошо знал. Дружили ещё с универа, были там в одной группе, физики твёрдого тела. Да, студенты с удовольствием шутили по поводу этого названия. У всех, кто там учится, твёрдые тела и прочее. На самом деле имеются в виду, в основном, кристаллы всякие, в отличие от физики, скажем, жидкостей и газов. На самом деле в кристаллах тоже много всего происходит, не такие уж они и твёрдые. И с самого начала всё происходящее определяется законами квантовой физики. Не только ток по кристаллам протекает, причём он бывает не только электронный, но и дырочный, причём дырки – это не просто такие себе места с отсутствием электронов, это полноценные квазичастицы, с определённой массой. Более того, могут сразу два типа дырок присутствовать, имеющих разные массы, и на эффекте их взаимодействия делаются генераторы сверхвысокочастотных колебаний, так называемые диоды Ганна. Да что там дырки! Находясь в кристалле, электрон взаимодействует с периодическим потенциалом кристаллической решётки, в результате его масса меняется, так что он, строго говоря, тоже становится квазичастицей. А как же? Ведь его свойства, как частицы, определяются кристаллической решёткой. А на пэ-эн переходе, то есть стыке полупроводников с электронной и дырочной проводимостью, делаются приборы, позволяющие управлять токами. Они могут быть очень маленькими и многочисленными, из них-то и конструируются те самые микросхемы, что работают в компьютерах, сотовых телефонах, навигаторах, роботах, стиральных машинах и так далее. Кроме электронов и дырок, в кристаллах много квазичастиц бегает, фононы, например, это такие кванты звука, как фотоны – кванты света. Ну и атомы мигрируют по кристаллу, и у каждого свой коэффициент диффузии. Диффузия описывается отнюдь не тремя законами динамики Ньютона, но свои закономерности у неё есть. А кроме атомов – разнообразные дефекты кристаллической решётки способны передвигаться. В общем, жизнь кипит. Плюс к тому студентам надо изучать методы исследования этих самых кристаллов, а среди них есть очень сложные, воплощённые в хитро устроенных научных приборах. Знаете шутку про спирт, выписанный для протирки оптической оси? Шутка в том, что оптическая ось – не реально существующий объект, а геометрический, это ось симметрии линзы, и протереть её нельзя, спирт, стало быть, выпили. Так вот, у кристаллографов есть аналогичная шутка про протирку спиртом сферы Эвальда. Эта штука не существует в ещё большей степени, чем оптическая ось. Как это возможно, если и та не существует? Сфера Эвальда располагается не в пространстве кристаллической решётки, а в так называемом обратном пространстве. Искусственно и чисто теоретически сконструированном. Служит для расчёта расположения вполне реальных рефлексов рентгеновского луча, проходящего через исследуемый кристалл. По ним можно определить, что это за кристаллическая решётка и всякие другие вещи, скажем, подвергается ли она механическим напряжениям, много ли в ней дефектов и так далее. Короче, нельзя сказать, что физика твёрдого тела проще физики жидкостей и газов, хотя, казалось бы, если атомы более-менее зафиксированы в узлах кристаллической решётки, с ними как-то всё должно быть более определённо, чем если они могут устремиться куда-то в виде течений и завихрений. Однако в кристалле течения тоже возможны, например, упомянутые фононы, квазичастицы упругих колебаний решётки, могут образовывать фононный газ, со своими течениями. Ну и, разумеется, при протекании тока электроны тоже часто называют электронным газом за сходство свойств.