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Polaron

Die Polaronen bezeichnen spezielle Quasiteilchen, die sich aufgrund der lokalen Polarisation des Kristallgitters durch geladene Teilchen bilden. Das Polaron ist in allen Fällen ein fermionisches Quasiteilchen und sollte nicht mit dem Polariton (einem bosonischen Quasiteilchen) verwechselt werden.

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

Wenn sich Elektronen durch einen Kristall bewegen, erzeugen sie auf Grund ihrer elektrischen Ladung in ihrer Umgebung eine Polarisation (siehe Bild). Diese „Polarisationswolke“ bewegt sich zusammen mit dem Elektron und bewirkt eine Erhöhung der effektiven Masse, besonders in sog. polaren Kristallen (z. B. mit unterschiedlichen Ionenladungen). 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 von Protonen, Deuteronen oder Myonen. Ferner gibt es in magnetischen Kristallen sog. magnetische Polaronen, bei denen eine Art Magnetisierungswolke mitgeschleppt wird.

Die Elektron-Phonon-Wechselwirkungen bei der Bildung von Cooper-Paaren in Supraleitern 1. Art können als Polaron modelliert werden.

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).

Einzelnachweise Bearbeiten

  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 Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Charles Kittel: Einführung in die Festkörperphysik. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2005, ISBN 978-3-486-57723-5, S. 459.
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Die Polaronen bezeichnen spezielle Quasiteilchen die sich aufgrund der lokalen Polarisation des Kristallgitters durch geladene Teilchen bilden Das Polaron ist in allen Fallen ein fermionisches Quasiteilchen und sollte nicht mit dem Polariton einem bosonischen Quasiteilchen verwechselt werden Die benachbarten Elektronen werden wegen der Abstossung gleichnamiger Ladungen etwas zuruckgedrangt die benachbarten positiven Atomrumpfe dagegen angezogen Wenn sich Elektronen durch einen Kristall bewegen erzeugen sie auf Grund ihrer elektrischen Ladung in ihrer Umgebung eine Polarisation siehe Bild Diese Polarisationswolke bewegt sich zusammen mit dem Elektron und bewirkt eine Erhohung der effektiven Masse besonders in sog polaren Kristallen z B mit unterschiedlichen Ionenladungen Den Deformationen die auf diese Weise erzeugt werden ordnet man in theoretischen Annahmen selbstandige Quasiteilchen zu die man Polaronen nennt Polaronen konnen nicht nur von Elektronen stammen sondern auch von Protonen Deuteronen oder Myonen Ferner gibt es in magnetischen Kristallen sog magnetische Polaronen bei denen eine Art Magnetisierungswolke mitgeschleppt wird Die Elektron Phonon Wechselwirkungen bei der Bildung von Cooper Paaren in Supraleitern 1 Art konnen 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 Bearbeiten A S Alexandrov Nevill Mott High Temperature Superconductors And Other Superfluids ISBN 0203211499 S 75 Google Books 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 From Russia With Theory Landau s Quasiparticles Come to Life Auf SciTechDaily vom 26 Oktober 2023 engl Quantenphysik Wie Quasiteilchen miteinander wechselwirken Auf orf at vom 27 Oktober 2023 Weblinks BearbeitenCondensed matter physics Repulsive polarons found nature com abgerufen am 24 Mai 2012 Neues Teilchen Polaron orf atLiteratur BearbeitenCharles Kittel Einfuhrung in die Festkorperphysik Oldenbourg Wissenschaftsverlag 2005 ISBN 978 3 486 57723 5 S 459 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Polaron amp oldid 238548432