"Higgs" de Jim Baggott cita la explicación de una página ganadora del premio de David Millers sobre el mecanismo de Higgs (la que evoca a Margaret Thatcher cruzando una habitación). He escuchado esa parte muchas veces, pero no lo que sigue: una analogía entre el mecanismo de Higgs y las distorsiones de red en la física del estado sólido:
Tal como lo entiendo, esta analogía no es con la superconductividad, solo con la física del estado sólido.
Mi pregunta: ¿qué tan buena es esta analogía y dónde se descompone?
Editar: Cortesía de la respuesta de Daniel a la pregunta relacionada vinculada por Qmechanic, la explicación completa de Miller se puede leer aquí .
No he estudiado los polarones en detalle, así que no puedo comentar sobre esto, pero muy probablemente se relacionen con las interacciones electrón-fonón. Tengo algo más que decir sobre 2.:
Los fonones son de hecho bosones, y bosones de Goldstone para empezar, resultantes de la ruptura espontánea de las simetrías galileana, traslacional y rotacional en la transición de fase que produce el sólido. Tres simetrías rotas espontáneamente tres modos sin masa, o nuestro fonón longitudinal y dos transversales. Sin embargo, no existe una correspondencia directa entre las simetrías rotas y las polarizaciones de fonones.
Para muchos propósitos, el campo de desplazamiento (del cual los fonones son la excitación fundamental) se aproxima bien como un campo escalar libre, esencialmente cuando las interacciones entre los átomos de la red son armónicas, y no hay un mecanismo de Higgs como tal del que hablar aquí.
Pero la analogía aún no está muerta: la falta de armonía en el potencial interatómico da lugar a interacciones fonónicas cúbicas y cuarticas que se sabe que son relevantes para algunos procesos de dispersión fonón-fonón. Que esto produzca o no una interacción análoga al acoplamiento cuártico del mecanismo de Higgs depende claramente del signo y la forma de estas interacciones fonón-fonón cuárticas y anarmónicas de orden superior, que entiendo que es un problema principalmente experimental, y dependerá en gran medida de el material.
También necesitaría una interacción de fonones cuadráticos para reproducir el potencial de sombrero mexicano característico, pero esto no se puede hacer con anarmonicidad (las correcciones cuadráticas a un potencial interatómico armónico obviamente no son anarmonías) ya que esto simplemente cambiará la dispersión de fonones. Puede haber algún mecanismo que produzca interacciones cuadráticas fonón-fonón, pero no conozco ninguno. En cualquier caso, esto no es esencial para producir una interacción con mínimos no triviales, que es lo que realmente se quiere, por lo que esto es un poco tecnicismo.
Finalmente, los fonones de varias polarizaciones a menudo se describen como si tuvieran una masa efectiva alrededor de ciertos puntos críticos en la zona de Brillouin, y pueden ganarla alrededor de debido a las interacciones con otras excitaciones, pero ninguno de estos se relaciona directamente con su pregunta sobre las analogías con el mecanismo de Higgs, que entendería como fonones que ganan masa a través de una autointeracción que rompe la simetría.
Creo que la única analogía posible con la física del estado sólido es que las distorsiones de red aumentan la masa efectiva de los electrones en movimiento (con masa positiva y negativa según si el vector de onda está cerca de una banda máxima (agujeros) o mínima (electrones)), como el mecanismo de Higgs
Una posible contribución a esta pregunta: https://doi.org/10.1002/pssb.201900443
qmecanico