Elementare Anregung

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Die Elementare Anregung ist ein Konzept der Vielteilchenphysik von Festkörpern.

Wird einem Festkörper Energie (z. B. in Form von Wärme) zugeführt, so wird die Energie nicht von einem einzelnen Teilchen (Atom oder Elektron) aufgenommen. Aufgrund der starken Wechselwirkung wird sich die Energie schnell auf andere Teilchen ausbreiten.

Die Klassische Mechanik kennt ein ähnliches Problem für den Schwingungszustand eines Systems von Massenpunkten. Besitzt ein System n Freiheitsgrade, so lässt sich durch Einführung n neuer Normalkoordinate eine Entkopplung der Bewegungsgleichungen erreichen. Die Schwingung einer Saite wird so durch Normalmoden (Grundton, Obertöne) beschrieben, anstatt die Bewegung einzelner Atome der Saite zu betrachten.

Analog lässt sich der Festkörper als ein System wechselwirkender Teilchen (Gitterionen und Elektronen) behandeln. Betrachten wir als Beispiel die Schwingung der Gitterionen um ihre Gleichgewichtslage: Grundschwingung und Oberschwingungen können durch Einführung von Normalkoordinaten separiert werden. Die Normalschwingungen lassen sich quantisieren, die zugehörigen Quanten der Gitterschwingungen nennt man Phononen. Phononen sind eine der bekanntesten elementaren Anregungen des Festkörpers.

In erster Näherung sind elementare Anregungen wechselwirkungsfrei. In nächster Näherung müssen Wechselwirkungen zwischen elementaren Anregungen betrachtet werden. Im Gegensatz zum Ausgangsproblem des Vielteilchensystems sind diese Wechselwirkungen aber häufig "klein" und können durch die Störungstheorie behandelt werden.

Siehe auch: Quasiteilchen