Quasiparticella

In fisica, la quasiparticella è una entità di tipo particellare che è possibile identificare in sistemi fisici contenenti particelle interagenti tra loro. Può essere pensata come l'insieme della particella singola e della circostante nuvola (da cui anche il termine sinonimo di particella vestita) costituita da altre particelle, spinte via o trascinate dalla particella nel suo moto attraverso il sistema. Quindi l'intera entità può essere considerata come una particella effettiva libera (non interagente).

DescrizioneModifica

Il concetto di quasiparticella, dovuto a Lev D. Landau, è uno dei più importanti della fisica della materia condensata. Attraverso tale concetto è possibile infatti semplificare il problema a molti corpi della meccanica quantistica. Le equazioni che regolano la dinamica delle quasiparticelle sono normalmente più semplici delle equazioni che regolano la dinamica delle sottostanti particelle interagenti.

Il concetto di quasiparticella è stato poi successivamente esteso a indicare, più in generale, un'eccitazione di un sistema a materia condensata, sia essa di tipo a particella singola, come nel significato originario di quasiparticella; sia implicante 2 o più particelle; sia una eccitazione di tipo collettivo, ossia coinvolgente tutte le particelle del sistema.

La nozione di quasiparticella fu introdotta a causa dell'impossibilità di descrivere direttamente ogni singola particella di un sistema macroscopico: per dare un'idea della loro numerosità, un granello di sabbia appena visibile (0,1 mm) contiene 10¹⁷ nuclei e 10¹⁸ elettroni. Ognuna di questi nuclei ed elettroni esercita una forza di attrazione o repulsione secondo la Legge di Coulomb. L'equazione di Schrödinger descrive e permetterebbe di prevedere teoricamente il comportamento di questo sistema; tuttavia, risulta impossibile risolvere con gli strumenti e i metodi di calcolo attuali una siffatta equazione differenziale alle derivate parziali definita in uno spazio di 3×10¹⁸ dimensioni (pari al prodotto numero di coordinate (x,y,z) per il numero di particelle).

Come per gli altri sistemi quantistici, esistono uno stato fondamentale e vari stati eccitati, di cui sono rilevanti solamente quelli con energia prossima allo stato fondamentale: la distribuzione di Boltzmann stabilisce che, a parità di temperatura, le fluttuazioni termiche più alte sono quelle meno probabili. Gli stati eccitati dei livello più bassi possono contenere un numero arbitrario di eccitazioni elementari (fononi, quasiparticelle, ed eccitazioni collettive)^[1].

Lista delle quasiparticelleModifica

Quasiparticella	Significato
Bipolarone	Una coppia legata di due polaroni
Caricone (in ing. chargone)	Una quasiparticella ottenuta come risultato della separazione spin-carica dell'elettrone
Configurone ^[2]	Una eccitazione configurazionale elementare in un materiale amorfo che implica la rottura del legame chimico
Lacuna	Una mancanza di elettrone in una banda di valenza
Eccitone	Uno stato legato di un elettrone e una lacuna
Frattone	Una vibrazione collettiva quantizzata sopra un substrato con una struttura di frattale.
Olone	Una quasi-particella ottenunta come risultato della separazione spin-carica dell'elettrone
Librone	Una quasiparticella associata al moto librazionale di molecole in un cristallo molecolare.
Magnone	Un'eccitazione coerente di spin di elettrone in un materiale
Fasone	Modi vibrazionali in un quasicristallo associato al riordinamento atomico
Fonone	Modi vibrazionali in un reticolo cristallino associati agli spostamenti atomici
Orbitone	Una quasi-particella ottenunta come risultato della separazione spin-orbita dell'elettrone
Plasmone	Un'eccitazione coerente di un plasma
Polarone	Una quasiparticella carica in movimento in un materiale circondata da ioni
Polaritone	Una miscela di fotone con altre quasiparticelle
Qualunquone	Quasiparticella intermedia tra bosone e fermione
Rotone	Eccitazione elementare nell'elio-4 superfluido
Solitone	Un'onda di eccitazione isolata auto-rinforzante
Spinone	Una quasiparticella ottenuta come risultato della separazione spin-carica dell'elettrone
Levitone	Una quasiparticella ottenuta da un mare di Fermi

Inoltre, la particella chiamata elettrone nella fisica della materia condensata è anche una quasiparticella, poiché è uno stato ingarbugliato (entangled) di molti elettroni.

NoteModifica

^ (EN) Ohtsu, Motoichi e Kobayashi, Kiyoshi, et al., Principles of Nanophotonics, CRC Press, 2008, p. 205, ISBN 9781584889731.
^ (EN) Configuron, su wikidoc.org. URL consultato il 24 aprile 2010.

BibliografiaModifica

L. D. Landau, Soviet Phys. JETP. 3, 920 (1957)
L. D. Landau, Soviet Phys. JETP. 5, 101 (1957)
A. A. Abrikosov, L. P. Gorkov, and I. E. Dzyaloshinski, Methods of Quantum Field Theory in Statistical Physics (Prentice-Hall, New Jersey, 1963); (Dover Publications, New York, 1975)
D. Pines, and P. Nozières, The Theory of Quantum Liquids, Volume I: Normal Fermi Liquids (W.A. Benjamin, New York, 1966); (Westview Press, Boulder, 1999)
J. W. Negele, and H. Orland, Quantum Many-Particle Systems (Westview Press, Boulder, 1998)