Polaron

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Die benachbarten Elektronen werden wegen der Abstoßung gleichnamiger Ladungen etwas zurückgedrängt, die benachbarten positivenAtomrümpfe dagegen angezogen.

DiePolaronen bezeichnen spezielleQuasiteilchen, die sich aufgrund der lokalenPolarisation desKristallgitters durch geladene Teilchen bilden. Das Polaron ist in allen Fällen einfermionisches Quasiteilchen und sollte nicht mit demPolariton (einembosonischen Quasiteilchen) verwechselt werden.

Wenn sichElektronen durch einen Kristall bewegen, erzeugen sie auf Grund ihrerelektrischen Ladung in ihrer Umgebung eine Polarisation (siehe Bild). Diese „Polarisationswolke“ bewegt sich zusammen mit dem Elektron und bewirkt eine Erhöhung dereffektiven Masse, besonders in sog.polaren Kristallen (z. B. mit unterschiedlichenIonenladungen). Den Deformationen, die auf diese Weise erzeugt werden, ordnet man in theoretischen Annahmen selbständige Quasiteilchen zu, die man Polaronen nennt.

Polaronen können nicht nur von Elektronen stammen, sondern auch vonProtonen,Deuteronen oderMyonen. Ferner gibt es in magnetischen Kristallen sog.magnetische Polaronen, bei deneneine Art Magnetisierungswolke mitgeschleppt wird.

Die Elektron-Phonon-Wechselwirkungen bei der Bildung vonCooper-Paaren inSupraleitern 1. Art können als Polaron modelliert werden.[1]

Die Wirkung der Polaronen auf die sie umgebenden Teilchen kann anziehend oder abstoßend sein (attraktive bzw. repulsive Polaronen). Es hat sich gezeigt, dass bosinische Polaronen immer attraktiv, fermionische dagegen repulsiv sind (im ultrakalten Quantengas aus Lithium- und Kaliumatomen).[2]

Einzelnachweise

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  1. A S Alexandrov,Nevill Mott, High Temperature Superconductors And Other Superfluids,ISBN 0203211499, S. 75,Google Books
  2. Cosetta Baroni, Bo Huang, Isabella Fritsche, Erich Dobler, Gregor Anich, Emil Kirilov, Rudolf Grimm, Miguel A. Bastarrachea-Magnani, Pietro Massignan; Georg M. Bruun:Mediated interactions between Fermi polarons and the role of impurity quantum statistics. In:Nature Physics, 26. Oktober 2023;doi:10.1038/s41567-023-02248-4 (englisch). Dazu:

Weblinks

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Literatur

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  • Charles Kittel:Einführung in die Festkörperphysik. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2005,ISBN 978-3-486-57723-5,S. 459. 
Normdaten (Sachbegriff):GND:4140166-9(lobid,OGND,AKS) |LCCN:sh85104167
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