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.

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.^[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]

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:
   • 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.

• Condensed-matter physics: Repulsive polarons found nature.com, abgerufen am 24. Mai 2012
• Neues Teilchen: "Polaron" orf.at

• Charles Kittel: Einführung in die Festkörperphysik. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2005, ISBN 978-3-486-57723-5, S. 459.