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粒子间的interaction和correlation有什么区别呢?

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interaction指的是粒子之间的相互作用,即它们处于各自的场中,会给对方产生作用力,形成“相互作用”。

correlation指的是粒子之间的关联效应,指的是在一定空间尺度下,粒子之间的运动会受到相互干扰,形成“关联效应”。

简单理解就是,相互作用更要求粒子之间距离足够的小,才能让它们的电场或磁场影响到另一个近邻的粒子。比如两个电子之间存在排斥的库仑力,电子和原子实之间存在吸引的库仑力,这些都是interaction。那么,correlation则要求粒子之间存在一定的关联效应就可以,比如一维无限的原子链,如果其中一个原子发生位置偏离产生热振动,它就会带动周围的原子振动起来,然后把振动传递下去,形成晶格振动波,或称声子波。如果原子链足够完美,那么声子原则上关联长度是无限的。

换做电子,也可以存在关联效应。这点在高温超导等强关联电子材料中特别明显,因为在这类材料中,电子之间的同位库仑排斥能非常之大,也就是说电子极其不乐意处在同一个晶格点上。如果同位库仑排斥能远大于电子动能,那么电子运动起来就比较困难,因为它跑到任何一个格点上都是被排斥的,以致于很难找到属于它的位置。除非原子格点上存在空穴,那么电子可以跳入“坑中”,再从坑里跳出来,到另一个坑中。这样整体基本上导电很差,是绝缘体。这也意味着,处在每个格点上的电子被强烈局域化,它们之间关联效应很强。如果其中一个电子发生运动,那么即使距离很远的电子,也会因这种关联效应而感受到它的运动,即便两个电子之间并不需要产生直接的interaction。两个电子之间的距离,就是其关联长度。

所以说,关联效应的空间尺度可以很长,但是相互作用的空间尺度几乎都是近邻的。

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