Kwazicząstka
Kwazicząstka, pochodząca od łacińskiego słowa quasi, oznacza sposób opisu obiektów fizycznych poprzez przybliżenie ich skomplikowanej struktury do teoretycznej cząstki. Umożliwia to uproszczenie obliczeń i operowanie na prostszych modelach. Przykładem może być zastąpienie układu oddziałujących cząstek równoważnym układem nieoddziałujących kwazicząstek, jak w przypadku złożonych fermionów w kwantowym efekcie Halla.
Kwazicząstki charakteryzują się renormalizacją własności, takimi jak masa, ładunek czy spin, które są zastępowane wartościami efektywnymi. Ich czas życia jest zazwyczaj skończony i zależy od parametrów układu. Warto jednak zauważyć, że nie wszystkie właściwości skomplikowanych układów można opiszać kwazicząstkami, zwłaszcza w zjawiskach nieperturbacyjnych.
Typy kwazicząstek
Istnieje nieskończona liczba kwazicząstek, odpowiadająca różnym modelom i zjawiskom. Do podstawowych typów należą:
- Fermiony o zrenormalizowanych własnościach (np. polaron)
- Układy oddziałujących fermionów (np. pary Coopera)
- Bozonowe wzbudzenia układu fermionów (np. fonony)
- Eniony (anyons) – niebędące bozonami ani fermionami
Fermionowe i bozonowe własności kwazicząstek
Kwazicząstki mogą wykazywać zarówno fermionowe, jak i bozonowe właściwości. Na przykład polaron ma fermionowe cechy, natomiast ekscyton, będący połączeniem fermionów, ma cechy bozonowe. Warto jednak zauważyć, że w dużych stężeniach par, ekscyton może przestać wykazywać bozonowe właściwości.
Kwazicząstki tworzone z innych kwazicząstek
Zastąpienie skomplikowanego układu swobodnymi cząstkami upraszcza hamiltonian i pozwala na wprowadzenie nowych kwazicząstek. Przykłady obejmują:
- Ekscyton, składający się z:
- Elektronu w krysztale (kwazicząstka o zrenormalizowanej masie efektywnej)
- Dziury (kwazicząstka opisująca brak elektronu w paśmie walencyjnym)
- Polaron, składający się z:
- Elektronu w krysztale
- Fononów (kwazicząstek opisujących drgania sieci krystalicznej)
Relacja dyspersji dla kwazicząstki
Kwazicząstki często mają zmodyfikowaną relację dyspersji w porównaniu do układu początkowego. W teorii pasmowej relacja dyspersji dla kwazicząstek, takich jak elektrony i dziury w krysztale, różni się od relacji dyspersji cząstek w pierwotnym układzie.
