[2817] Electron Holes

Title Text:They tried to report me to the authorities, but because I had the device they couldn’t charge me.

Origin:https://xkcd.com/2817/

https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/2817:_Electron_Holes

电子空穴

有人试图报告给当局,不过因为这装备,他们根本指控不了我。

注:空穴(Electron hole)又称电洞、电子孔、正孔,在固体物理学中指共价键上流失一个电子,最后在共价键上留下空位的现象。

https://xkcd.in/comic?lg=cn&id=2817

电子空穴是指缺乏电子的准粒子。这些在半导体的理论和设计中是基本的,在许多关于电子工程的教育课程中都会讨论到。用简单的术语来指称某个光束所做的事情,并不是典型的术语,[引用需要] 否则,我们可能会称之为“阴影光束”,而不是“破坏性干涉光子束”,以及称为“非磁场”,而不是“磁屏蔽”空间。然而,需要注意的是,量子电动力学真空中空穴的等效物是一个真实的粒子,称为正电子。参见狄拉克海。

维基百科对“电子空穴”概念提供了很好的基本解释:

[一个]电子空穴(通常简称为空穴)是指在原子或原子晶格中,某个原本可以存在电子的位置缺少电子的准粒子。由于在正常的原子或晶体晶格中,电子的负电荷被原子核的正电荷平衡,因此电子的缺失使空穴位置留下了净正电荷。金属或半导体晶体晶格中的空穴可以像电子一样在晶格中移动,并且表现得类似于带正电的粒子。它们在半导体器件的操作中扮演着重要角色,例如晶体管、二极管(包括发光二极管)和集成电路。如果一个电子被激发到更高的状态,它在旧状态中留下一个空穴……

在固态物理中,电子空穴(通常简称为空穴)是指在一个满价带中缺少电子的现象。空穴本质上是一种概念化方式,用于描述在晶体晶格的几乎满价带中,缺少一小部分电子时,电子之间的相互作用。从某种程度上来说,半导体晶体晶格中空穴的行为可以与一个装满水的瓶子中的气泡进行比较。

在这幅卡通中,物理学家对电子空穴光束的想法感到不满,因为由“缺失”的东西组成的光束似乎是不可能的;电子空穴仅在背景电子场中存在,在这个背景中只有少数缺失。因此,一个“实际”的光线会导致电子向相反方向移动——然而,这束光仍然在破坏她的物品(或至少创造戏剧性的视觉效果)。最终,她只好喊出“停止!”,幽默地更多是因为这束光是由准粒子组成的,而不是因为它正在毁坏她的物品。

漫画下方的说明写道,物理学家们对此设备感到愤怒,暗示这并不是他第一次干扰物理学家的实验室。考虑到他有着奇怪爱好的历史,并且在说明中提到这是他的设备,因此可以推测是兰德尔创造了这个设备。物理学家们很可能更生气的是,他们以某种方式被准粒子攻击,而不仅仅是被相对传统的武器攻击。

标题文字玩味了“电荷”的双重含义。在漫画面板中,“电荷”指的是电的电荷。当这个词与“当局”一起使用时,它是一种指控。然而,标题暗示他的设备不仅可以消除施加电荷的能力(通过将施加的电子与他的“电子空穴”重组),还可以防止当局对他施加法律意义上的“指控”——或许是通过创造更离谱的“起诉空穴”。

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