kvasipartikkel

En kvasipartikkel er et begrep som brukes til å forenkle beskrivelsen av fysiske systemer hvor partikler vekselvirker med hverandre.

Et eksempel på dette er at man istedet for å beskrive den kompliserte koblingen mellom et elektron og krystallgitteret i et materiale, beskriver elektronet som en kvasipartikkel med modifiserte egenskaper.

En nøyaktig modellering av et materiale er komplisert, både på grunn av det store antallet partikler som er en del av systemet og på grunn av vekselvirkningen som partiklene har med hverandre og sine omgivelser. Begrepet kvasipartikkel kan gjøre det mulig å lage en forenklet beskrivelse av systemet som i mange tilfeller gir svært god overensstemmelse med eksperimenter.

Forenklingen går ut på at de vekselvirkende partiklene i systemet, for eksempel elektroner i et fast stoff, istedet beskrives som svakt vekselvirkende kvasipartikler. Disse kvasipartiklene kan ha modifiserte egenskaper sammenliknet med elektronene, som annerledes masse og annerledes elektrisk ladning. De modifiserte egenskapene til kvasipartiklene sammenliknet med elektronene oppstår nøyaktig på grunn av at elektronene vekselvirker med hverandre og sine omgivelser.

De modifiserte partiklene som brukes til å beskrive det opprinnelige, vekselvirkende systemet kalles kvasipartikler dersom de er fermioner. Dersom de er bosoner, kalles de ofte for kollektive eksitasjoner.

Bakgrunnen for dette er at bosoniske kvasipartikler i mange fysiske systemer kan forstås som å oppstå av en samlet (kollektiv) oppførsel til andre deler av systemet. Et eksempel på dette er den kollektive vibrasjonen til atomer i et krystallgitter som gir opphav til fononer.

I motsetning til dette vil fermioniske kvasipartikler ta utgangspunkt i en reell partikkel, som et elektron, men ha modifiserte egenskaper på grunn av omgivelsene.

• Et fonon er en bosonisk kvasipartikkel (kalt kollektiv eksitasjon) som beskriver vibrasjonen til atomene i krystallgitteret til et materiale. Det er den kvantiserte versjonen av en lydbølge.
• Et hull er en fermionisk kvasipartikkel som beskriver fraværet av et elektron og dermed har motsatt ladning av et elektron. Hullbeskrivelsen anvendes spesielt i forbindelse med halvledende materialer. Se figur.
• Et magnon er en bosonisk kvasipartikkel som beskriver fluktuasjoner i magnetiseringen til et materiale. Dette er den kvantiserte versjonen av en spinnbølge.
• Et eksiton er en bosonisk kvasipartikkel som beskriver en bundet tilstand mellom et elektron og et hull.

Den sovjetiske fysikeren Lev Landau innførte begrepet «kvasipartikkel» i sammenheng med sin teori for Fermivæsker.

• elektronhull
• fonon
• magnon