Кіріспе
Физикада циттер-қозғалыс (нем. Zitterbewegung) – салыстырмалы толқын теңдеулеріне бағынатын элементар бөлшектердің жылдам тербелістік қозғалысының теориялық болжамы. Бұл болжамды алғаш рет 1928 жылы Грегори Брейт, ал кейін 1930 жылы Эрвин Шредингер Дирак теңдеуінің еркін кеңістіктегі релятивистік электрондар үшін толқындық пакеттік шешімдерін талдау нәтижесінде талқылады. Онда оң және теріс энергия күйлері арасындағы интерференция электронның ортақ нүктесінің айналасындағы орнының көрінетін қозғалысын (жарық жылдамдығына дейін) тудырады, бұрыштық жиілігі ω немесе секундына шамамен 1,6 радианды құрайды. Бұл көрінетін тербелістік қозғалыс көбінесе Дирак теңдеуін бір бөлшекті сипаттауда қолданудың артефактісі ретінде қарастырылады және кванттық өріс теориясын қолданғанда жоғалады. Сутек атомы үшін циттер-қозғалыс Дарвин мүшесімен байланысты, ол s орбитальдарының энергия деңгейіне енгізілетін шағын түзету болып табылады.
In physics, the zitterbewegung (, ) is the theoretical prediction of a rapid oscillatory motion of elementary particles that obey relativistic wave equations. This prediction was first discussed by Gregory Breit in 1928 and later by Erwin Schrödinger in 1930 as a result of analysis of the wave packet solutions of the Dirac equation for relativistic electrons in free space, in which an interference between positive and negative energy states produces an apparent fluctuation (up to the speed of light) of the position of an electron around the median, with an angular frequency of , or approximately 1.6 radians per second. This apparent oscillatory motion is often interpreted as an artifact of using the Dirac equation in a single particle description and disappears when using quantum field theory. For the hydrogen atom, the zitterbewegung is related to the Darwin term, a small correction of the energy level of the s orbitals.
Интерпретация
Кванттық механикада циттер-қозғалыс термині, толығымен оң (немесе толығымен теріс) энергия толқындарынан құралған толқын пакеттерінің күтілетін мәндерін есептегенде жоғалады. Стандартты релятивистік жылдамдық, оң және теріс компоненттер ажыратылған кезде Фолди-Вутхайзен түрлендіруін қолдану арқылы қалпына келтіріледі. Осылайша, циттер-қозғалыстың оң және теріс энергия толқындарының арасындағы интерференция нәтижесінде туындайтыны түсіндіріледі. Кванттық электродинамикада (КЭД) теріс энергиялық күйлер позитрон күйлерімен алмастырылады, ал циттер-қозғалысы электронның спонтанды түрде пайда болатын және жойылатын электрон-позитрон жұптарымен өзара әрекеттесуінің салдары ретінде қарастырылады. Жақында, еркін бөлшектердің жағдайында мұның жекешелендірілген теорияның артефакті болуы мүмкін екені атап өтілді. Циттер-қозғалыс Дирак 4-спинорының "кіші компоненттеріне" байланысты туындайды, бұл бөлшектің толқындық функциясына аздап антибөлшек қосылуының нәтижесі, релятивистік емес қозғалыс үшін. Бұл дұрыс екінші квантталған теорияда көрінбейді, немесе керісінше, Фейнман таратушыларын қолдану және КЭД-ны жүзеге асыру арқылы шешіледі. Дегенмен, бұл жеке бөлшектердің көзқарасынан кейбір КЭД эффектілерін эвристикалық түрде түсінудің пайдалы тәсілі болып табылады.
Эксперименттік симуляция
Еркін салыстырмалылық бөлшектің циттер қозғалысы ешқашан тікелей байқалмаған, бірақ кейбір авторлар оның бар екенін көрсететін деректер тапқандарын айтады. Бұл құбылыс релятивистік феноменнің конденсирленген материядағы аналогтарын ұсынатын модельдік жүйелерде екі рет моделендірілді. Бірінші рет 2010 жылы, тұтқынға алынған ион релятивистік емес Шредингер теңдеуінің Дирак теңдеуімен бірдей математикалық түріне ие болған ортаға орналастырылды (физикалық жағдай әртүрлі болғанымен). 2013 жылы Бозе-Эйнштейн конденсаты арқылы модельдеу жүргізілді. Конденсирленген материядағы аналогтарға жартылай өткізгіш наноқұрылымдар, графен және топологиялық оқшаулағыштар да кіреді.