非均匀温度下约翰逊噪声的非局域起源与关联
统计力学
2025-12-12 v3
摘要
我们提出了一种导体中热噪声传播的替代情景。在此情景中，两个端子之间的电动势 (emf) 噪声不能描述为来自各个处于局部热平衡的非关联区域的贡献之和。我们回顾了以往关于非均匀温度电路中热噪声的研究。我们提出了可区分不同情景的实验方案。我们构建了一个可行的 1D 模型，用于描述粒子气体，这些粒子与晶格发生随机碰撞并彼此施加距离依赖的力。我们阐述了适用于粒子数有限导线的电流、电压和电动势的定义。在适当的长度和温度范围内，对于均匀温度，我们的模拟结果符合奈奎斯特 (Nyquist) 的结果。在强粒子间相互作用的极限下可获得解析结果。模拟表明：(1) 由于电路中存在温度较高（较低）的电阻器，均匀温度下电阻器中的热噪声可能大于（小于）奈奎斯特预测值；(2) 对于足够长的电路，偏离奈奎斯特预测的值与电阻器中心之间的距离成反比；(3) 如果电阻器温度不同，即使它们彼此分离，其电动势也可能存在关联。电连接电阻器中电荷间的长程排斥可能在纳米器件中产生概念性和技术性影响。
引用
@article{arxiv.2401.10960,
title = {Non-local origin and correlations in the Johnson noise at nonuniform temperatures},
author = {Jorge Berger and Guy Katriel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.10960},
year = {2025}
}