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Quasideeltje

EIN Polaron ist ein Elektron dass es Kristallgitter verzerrt: das negative Elektron zieht nahegelegene positive an Ionen und weist negative Ionen ab. Der Gesamteffekt lässt sich am einfachsten beschreiben, indem man dem Elektron in diesem Fall separate Eigenschaften zuordnet: dies Polaron ist ein klassisches Beispiel für a Quasi-Teilchen.

Gitterschwingung als kollektive Anregung. EIN Phonon läuft durch ein quadratisches Kristallgitter. Um es klar zu sagen, die Auslenkungen der Atome sind stark übertrieben. Das Wellenlänge Lambda (λ) der Schwingung wird angezeigt.

Quasiteilchen und Kollektiv Anregungen sind in der Physik eng verwandte Konzepte zu aufkommende Phänomene (beschreiben Sie neue Phänomene, die bei einer Zusammensetzung von Komponenten auftreten). Sie treten in mikroskopisch komplizierten Systemen wie z solide, in dem der Konstituent Partikel interagieren stark miteinander. Mit imaginären Teilchen, Quasiteilchen die nicht oder nur von ihrer Umgebung beeinflusst werden, kann das System leichter verstanden werden. Ein Quasiteilchen ist also kein a Elementarteilchen.

Zum Beispiel, wenn a Elektron durch eine Halbleiter seine Bewegung wird durch Wechselwirkungen mit allen anderen Elektronen und Atomkernen im Halbleiter gestört. Ungefähr verhält sich das Elektron wie ein freies Elektron, wenn es ein anderes gibt Wirksam ihm wird Masse zugeordnet: ein freies Quasi-Elektron.^[1] Die gemeinsame Bewegung von (negativen) Elektronen im Valenzband eines Halbleiters hat die gleiche Wirkung wie bei positiv geladenen Quasiteilchen, Elektronenlöcher, in die andere Richtung gehen. Andere Quasiteilchen und kollektive Anregungen umfassen excitation Phononen (Quasiteilchen, die die Schwingungen von Atomen in einem Festkörper beschreiben) und Plasmonen (dasselbe für Plasmaschwingungen). Ein Quasiteilchen kann auch aus mehreren Teilchen bestehen.

Diese imaginären Teilchen werden normalerweise als "Quasiteilchen" bezeichnet, wenn sie Fermionen sein wie Elektronen und Löcher), aber "kollektive Anregungen", wenn es um Bosonen wenn Phononen und Plasmonen geht,^[1] obwohl diese Unterscheidung nicht immer gemacht wird.^[2]

Quasipartikel sind besonders wichtig für die Festkörperphysik, wo sie eine der wenigen Methoden sind, um quantenmechanische vereinfachen Mehrkörperprobleme, können aber auch an anderer Stelle helfen.

Beispiele

Die folgenden Beispiele sind Fermionen und Bosonen. Fermionen sind Elektronen-Quasiteilchen, Elektron-Loch und Polaron. Bosonen sind Exziton, Phonon, Magnon, Plasmon und Polariton.

Einfache Beispiele

Ein Elektron-Quasidteilchen, ein imaginäres Elektron mit einer anderen Masse in Festkörpern.^[3]
EIN Elektronenloch, ein fehlendes Elektron im Valenzband von a Halbleiter hat eine positive Ladung.^[3]
EIN Phonon, eine kollektive Schwingung von Atomen in einem starren Kristallgitter. Es bildet sich a Quanten von a Schallwelle.
In Materialien ist ein Photonen-Quasiteilchen a Photon miteinander Dispersionsrelation (die Beziehung zwischen Wellenlänge und Energie) dann in Vakuum, die sich in . ausdrückt Brechungsindex. Er heißt auch Polariton, insbesondere bei einer Resonanz des Materials.
EIN magnon ist ein gemeinsames Erregung^[3] des Elektronsdreht sich in einem Kristallgitter, a Quanten von a Spinwelle.
EIN Plasmonen tritt auf, wenn alle Elektronen gleichzeitig in Bezug auf die Ionen vibrieren.
EIN Polaron tritt auf, wenn ein Elektron mit dem Polarisation aus umgebenden Ionen.
EIN Kreisel ist eine Kollektiverregung durch die Rotation von a Flüssigkeit (oft als superfluid wie ⁴Hallo). Es ist ein Quantum a Wirbel.

Spezialisierte Beispiele

Bogoliubov-Quasiteilchen im Supraleiter.^[4]^[5]
Cooper-Paare im Supraleiter.
Exzitonen sind gebundene Elektron-Loch-Paare in einem Halbleiter.
Zusammengesetzte Fermionen treten in zweidimensionalen Systemen in einem starken Magnetfeld auf, insbesondere in Systemen, die fraktionierter Quanten-Hall-Effekt Show.^[6]
Magnetische Monopole.
Majorana Fermions sind Quasiteilchen, die ihr eigenes Antiteilchen bilden und in Supraleitern wirken können.
Es Spinon, holon und Umlaufbahn jeweils tragen die Spinne, Belastung und orbital Freiheitsgrad des Elektrons.

Literatur

L. D. Landau, Sowjetische Physik. JETP. 3:920 (1957)
L. D. Landau, Sowjetische Physik. JETP. 5:101 (1957)
A. A. Abrikosov, L. P. Gorkov und I. E. Dzyaloshinski, Methoden der Quantenfeldtheorie in der statistischen Physik (1963, 1975). Lehrlingshalle, New Jersey; Dover-Publikationen, New York.
D. Pines und P. Nozieres, Die Theorie der Quantenflüssigkeiten (1966). W. A. Benjamin, New York. Band I: Normale Fermi-Flüssigkeiten (1999). Westview Press, Boulder.
J. W. Negele und H. Orland, Quantenvielteilchensysteme (1998). Westview Press, Boulder

Externe Links

(und) PhysOrg.com – Forscher finden neue „Quasipartikel“
(und) Neugierige 'Quasiteilchen' verblüffen Physiker von Jacqui Hayes, Kosmos, 6. Juni 2008

Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise

↑ ^ein ^bE. Kaxiras, Atomic and Electronic Structure of Solids, ISBN 0521523397, pp. 65-69
↑Eine Anleitung zu Feynman-Diagrammen im Vielteilchenproblem, Richard D. Mattuck, p. 10 - "(...) Das Quasiteilchen besteht aus einem ursprünglichen realen Einzelteilchen plus einer Wolke betroffener Nachbarn. Es verhält sich mehr oder weniger wie ein Einzelteilchen, aber mit effektiver Masse und Lebensdauer. Aber es gibt auch andere Arten von imaginären Teilchen darin. Vielteilchenprobleme, nämlich 'kollektive Anregungen'. Hier stehen keine einzelnen Teilchen im Mittelpunkt, sondern eine wellenförmige Gruppenbewegung aller Teilchen im System gleichzeitig."
↑ ^ein ^b ^cE. Kaxiras, Atomare und elektronische Struktur von Festkörpern, ISBN 0521523397 , p. 65-69.
↑Josephson-Kreuzungen. Wissenschafts- und Technologieüberprüfung. Lawrence Livermore National Laboratory.
↑J. E. Hoffman et al. (2002). Bildgebung von Quasipartikel-Interferenzen in Bi2Sr2CaCu2O8. Wissenschaft 297 (5584): 1148–51. PMID: 12142440. DOI: 10.1126/science.1072640.
↑Jainendra K. Jain (2000). Das zusammengesetzte Fermion: Ein Quantenteilchen und seine Quantenflüssigkeiten. Physik heute 53 (4): 39-45 (AIP-Veröffentlichung). DOI: 10.1063/1.883035.

[E._Kaxiras_pp._65-69-1] E. Kaxiras, Atomic and Electronic Structure of Solids, ISBN 0521523397, pp. 65-69

[Mattuck-2] Eine Anleitung zu Feynman-Diagrammen im Vielteilchenproblem, Richard D. Mattuck, p. 10 - "(...) Das Quasiteilchen besteht aus einem ursprünglichen realen Einzelteilchen plus einer Wolke betroffener Nachbarn. Es verhält sich mehr oder weniger wie ein Einzelteilchen, aber mit effektiver Masse und Lebensdauer. Aber es gibt auch andere Arten von imaginären Teilchen darin. Vielteilchenprobleme, nämlich 'kollektive Anregungen'. Hier stehen keine einzelnen Teilchen im Mittelpunkt, sondern eine wellenförmige Gruppenbewegung aller Teilchen im System gleichzeitig."

[Kaxiras-3] E. Kaxiras, Atomare und elektronische Struktur von Festkörpern, ISBN 0521523397 , p. 65-69.

[4] Josephson-Kreuzungen. Wissenschafts- und Technologieüberprüfung. Lawrence Livermore National Laboratory.

[5] J. E. Hoffman et al. (2002). Bildgebung von Quasipartikel-Interferenzen in Bi2Sr2CaCu2O8. Wissenschaft 297 (5584): 1148–51. PMID: 12142440. DOI: 10.1126/science.1072640.

[6] Jainendra K. Jain (2000). Das zusammengesetzte Fermion: Ein Quantenteilchen und seine Quantenflüssigkeiten. Physik heute 53 (4): 39-45 (AIP-Veröffentlichung). DOI: 10.1063/1.883035.

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