Termalisering

Inom fysiken är termalisering (eller termalisering ) processen där fysiska kroppar når termisk jämvikt genom ömsesidig interaktion . I allmänhet är den naturliga tendensen hos ett system mot ett tillstånd av jämnfördelning av energi och enhetlig temperatur som maximerar systemets entropi . Termalisering, termisk jämvikt och temperatur är därför viktiga grundläggande begrepp inom statistisk fysik , statistisk mekanik och termodynamik ; som alla är en grund för många andra specifika områden av vetenskaplig förståelse och teknisk tillämpning .

Exempel på termalisering inkluderar:

• uppnåendet av jämvikt i ett plasma .
• den process som högenergineutroner genomgår när de förlorar energi genom kollision med en moderator .
• processen för värme- eller fononemission från laddningsbärare i en solcell , efter att en foton som överskrider halvledarbandgapets energi absorberas.

Hypotesen, som ligger till grund för de flesta inledande läroböcker som behandlar kvantstatistisk mekanik , antar att system går till termisk jämvikt (termalisering). Termaliseringsprocessen raderar det lokala minnet av de initiala förhållandena. Egentillståndstermaliseringshypotesen är en hypotes om när kvanttillstånd kommer att genomgå termalisering och varför .

Inte alla kvanttillstånd genomgår termalisering. Vissa stater har upptäckts som inte gör det (se nedan), och deras skäl till att inte nå termisk jämvikt är oklara i mars 2019.

Teoretisk beskrivning

Jämviktsprocessen kan beskrivas med hjälp av H-satsen eller relaxationssatsen, se även entropiproduktion .

System som motstår termalisering

Några sådana fenomen som motverkar tendensen att termalisera inkluderar (se t.ex. ett kvantärr ):

• Konventionella kvantärr, som refererar till egentillstånd med ökad sannolikhetstäthet längs instabila periodiska banor mycket högre än vad man intuitivt skulle förutsäga från klassisk mekanik.
• Störningsinducerad kvantärrbildning: trots likheten i utseende med konventionell ärrbildning har dessa ärr en ny underliggande mekanism som härrör från den kombinerade effekten av nästan degenererade tillstånd och rumsligt lokaliserade störningar, och de kan användas för att sprida kvantvågspaket i en oordnad quantum dot med hög trohet.
• Kvantärr på många kroppar.
• Många-kroppslokalisering (MBL), kvantmångkroppssystem som behåller minnet av deras initiala tillstånd i lokala observerbara under godtyckliga tidsperioder.

Andra system som motstår termalisering och som är bättre förstådda är kvantintegrerbara system och system med dynamiska symmetrier.