電子關聯與多體物理
屏蔽
在一個擠滿人、又起著霧的房間裡點一支蠟燭。湊近看它亮堂堂的,可你一退後,霧就把它的光吞掉了,於是從房間另一頭你幾乎看不見它。霧並沒有把火焰熄滅——它只是悶住了火光所能到達的範圍。屏蔽就是對電荷玩的同一個把戲:四周那片電荷之海,悶住了一個電荷能被感知到多遠。
往金屬裡丟進一個多餘的電子。其他可流動的電子都帶負電,會被它推開,於是在這個闖入者周圍留下一圈微微帶正電的、裸露出來的原子核心暈環。從遠處看,這圈正電暈幾乎正好把闖入者的負電荷抵消掉。於是,赤裸庫侖排斥那種長長的、緩緩消退的「觸手」,被換成了一種有效力:它在一段極短的距離內——通常不到一奈米——就跌到幾近於零。
它之所以重要,是因為屏蔽正是自由電子模型之所以能成立的原因:它把電子間那難以駕馭的長程排斥,轉化成一記溫和的、短程的輕推,於是電子便可被當作近乎彼此獨立來處理。要誠實地補一句:屏蔽需要可流動的電荷來「悶」。在絕緣體裡幾乎沒有自由電荷,所以屏蔽很弱,排斥仍是長程的,關聯效應也就咬得厲害得多。
把食鹽溶進水裡,溶解的離子會自動排布,使每個帶電離子都被一圈帶相反電荷的離子裹住。這正是鹽水之所以導電、其中的電荷之所以隔得遠就感覺不到彼此的原因——生物體裡的神經訊號和電池,都依賴著同一種屏蔽。
鹽水裡每個離子都被相反電荷罩住,屏蔽了它的影響範圍——和金屬裡的電子如出一轍。
屏蔽並不會消滅電荷——總電荷永遠守恆。它只是重新分布了周圍的電荷,使中心電荷從遠處看彷彿被中和了。湊近看,在屏蔽長度之內,那完整的、赤裸的排斥依然在那裡。
又稱
另見