Ученые разработали новый метод, который позволяет эффективно и с высокой точностью суммировать огромное количество диаграмм Фейнмана — графических схем, описывающих взаимодействие частиц.
Инновация специалистов из Калифорнийского технологического института (Caltech) сделала возможным решение одной из старейших задач в физике твердого тела — проблемы поляронов. Благодаря этому прорыву ученые теперь могут с большей уверенностью прогнозировать поведение электронов в различных материалах, включая как традиционные, так и квантовые системы.
Диаграммы Фейнмана были предложены в середине XX века выдающимся физиком Ричардом Фейнманом для визуального представления взаимодействий между элементарными частицами в рамках квантовой теории поля. Несмотря на внешнюю простоту этих рисунков из прямых и волнистых линий, каждая диаграмма соответствует сложному математическому выражению, и для получения точных физических предсказаний необходимо суммировать все возможные диаграммы. Однако на практике выполнять такое суммирование, особенно при высоких порядках взаимодействия, практически невозможно из-за огромных вычислительных затрат.
Команда под руководством профессора Марко Бернарди смогла преодолеть это ограничение в контексте изучения поляронов — квазичастиц, которые представляют собой электроны, взаимодействующие с искажаемой атомной решеткой материала. В таких системах электрон «тащит» за собой локальное искажение решетки, что заметно влияет на его подвижность. В отличие от слабых взаимодействий, которые встречаются в простых металлах, поведение электронов в поляронных системах не поддается описанию с помощью стандартной теории возмущений, поскольку вклад высоких порядков здесь не уменьшается, а наоборот, становится все более значимым.
Источник: hi-tech.mail.ru