Quantum Theory of High-Energy Ion-Atom Collisions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Belkic, Dzevad

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:

价格:959.00元

装帧:

isbn号码:9781584887287

丛书系列:

图书标签:

• Quantum Theory
• Ion-Atom Collisions
• High-Energy Physics
• Atomic Physics
• Quantum Mechanics
• Collision Theory
• Plasma Physics
• Nuclear Physics
• Theoretical Physics
• Cross Sections

好的，这是一份关于《凝聚态物理中的拓扑相变与量子霍尔效应》的图书简介： --- 《凝聚态物理中的拓扑相变与量子霍尔效应》 导言：探索物质的奇异边界 本书深入剖析了凝聚态物理学中最具革命性和前沿性的领域之一：拓扑相变与量子霍尔效应。在传统物理学的框架内，我们习惯于用对称性破缺来描述物质相变的本质。然而，自二十世纪八十年代初以来，尤其是近年来，一个全新的范式——拓扑学——正在重塑我们对物质态的理解。拓扑序（Topological Order）提供了一种超越朗道对称性理论的描述工具，它揭示了物质在宏观尺度下所拥有的、对局域扰动具有极高稳定性的内在量子属性。 本书旨在为物理学研究人员、高年级本科生及研究生提供一个全面而深入的指南，系统梳理拓扑物质态的理论基础、实验观测证据及其在量子计算领域的潜在应用。我们将从数学物理的基础出发，逐步过渡到复杂系统的具体建模与分析。 第一部分：拓扑序的数学基础与概念引入 本部分首先为读者构建理解拓扑现象所需的数学工具箱。我们详细介绍了代数拓扑学中的基本概念，如同调群、上同调群以及纤维丛理论在凝聚态物理中的应用。 1.1 拓扑不变量与分类 我们将探讨如何使用拓扑不变量来区分不同的物态。重点讲解了贝里相位（Berry Phase）和陈类（Chern Class）在描述二维电子系统中的关键作用。这些不变量是拓扑性质的标志，它们在连续形变下保持不变，从而解释了为什么拓扑绝缘体和量子霍尔液态具有坚固的边缘态。 1.2 局域激发与非阿贝尔统计 拓扑物质态的标志性特征之一是其准粒子激发具有非寻常的统计行为。本书详细阐述了任意子（Anyons）的概念，区分了阿贝尔（Abelian）和非阿贝尔（Non-Abelian）任意子。非阿贝尔任意子的编织（braiding）操作不再仅仅是简单的相位因子改变，而是酉矩阵变换，这构成了拓扑量子计算的物理基础。我们对分数霍尔效应中的涡旋如何表现为非阿贝尔任意子进行了深入的理论建模。 第二部分：量子霍尔效应的深度解析 量子霍尔效应（QHE）是拓扑物理学的奠基石。本部分将从实验现象出发，剖析其背后的微观机制和理论精髓。 2.1 整数霍尔效应（IQHE）与朗道能级 首先回顾了IQHE的经典描述，特别是朗道能级的形成及其对电子运动的约束。我们将重点分析洛伦兹力与周期性势场（如晶格）相互作用时，能带如何演化成具有特定拓扑荷的陈绝缘体。精确推导了霍尔电导率 $sigma_{xy} = u e^2/h$ 中整数 $ u$ 的物理意义——即第一陈数。 2.2 分数霍尔效应（FQHE）与相互作用的威力 FQHE是电子间强关联效应的体现，是凝聚态物理中最具挑战性的领域之一。我们花费大量篇幅讨论了劳夫林（Laughlin）的液态波函数，该波函数成功描述了 $ u=1/3$ 态。本书随后深入探讨了更复杂的FQHE亚态，如 $ u=5/2$ 态，并将其与迈纳斯（Moore-Read）波函数和费米子/涡旋复合体理论联系起来，揭示了其非阿贝尔统计的潜在可能性。 第三部分：拓扑绝缘体与拓扑半金属 拓扑绝缘体（TIs）是拓扑学从二维（QHE）扩展到三维及更高维度的重要成果。 3.1 强自旋轨道耦合与时间反演对称性保护 本部分探讨了时间反演对称性（TR）在保护拓扑性质中的核心作用。我们详细分析了三维拓扑绝缘体（如 $ ext{Bi}_2 ext{Se}_3$ 族材料）的能带结构，强调了表面态的狄拉克锥特性及其对体态能隙的依赖性。读者将学习如何使用 $Z_2$ 拓扑不变量来区分拓扑绝缘体和普通绝缘体。 3.2 拓扑半金属：狄拉克与外尔费米子 随着研究深入，拓扑半金属的概念应运而生。本书区分了狄拉克半金属（如石墨烯和 $ ext{Cd}_3 ext{As}_2$）和外尔半金属（Weyl Semimetals, WSMs）。重点分析了外尔费米子如何通过打破时间反演或空间反演对称性产生，并详细阐述了外尔点（Weyl Points）的拓扑荷，以及由此导致的显著的纵向霍尔效应（Chiral Anomaly）。 第四部分：拓扑相变的动力学与实验前沿 理论的完备性必须依靠动态过程和实验验证。本部分侧重于拓扑相变的驱动机制和前沿实验技术。 4.1 拓扑相变的动力学 不同于平衡态下的静态分类，我们将研究如何通过外部驱动（如光照或超快激光脉冲）来诱导拓扑相变。讨论了拓扑相变中的“瞬态拓扑”概念，以及如何利用非平衡态下的拓扑不变量来描述系统演化。 4.2 实验观测技术：扫描探针显微镜与中微子探测 本书详细介绍了用于探测拓扑物态的实验手段。特别关注了扫描隧道显微镜（STM）如何分辨表面态的局域密度态，以及利用极低温、强磁场下的电输运测量如何精确确定量子霍尔效应的分数化平台。此外，还简要探讨了在拓扑超导体中寻找马约拉纳费米子的实验努力。 结论：拓扑物理学的未来展望 本书的最后部分展望了拓扑物理学在量子信息科学中的广阔前景。我们总结了拓扑量子比特的理论优势——即对局域噪声的免疫性——并讨论了当前在实现稳定拓扑量子计算方面所面临的挑战，特别是如何稳定和操纵非阿贝尔任意子。 《凝聚态物理中的拓扑相变与量子霍尔效应》是一部旨在桥接基础理论与尖端实验的参考著作，它不仅梳理了已有的辉煌成就，更指引读者去探索物质世界中尚未被完全理解的奇异相态。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆