在物理學中，準粒子或稱集體激發是一種發生在微觀複雜系統的突現現象。
基本介紹
- 中文名：集體激發
- 或稱：準粒子
- 定義：發生在微觀複雜系統的突現現象
- 學科：物理學
範例,聲子,激子,
介紹
在物理學中，準粒子或稱集體激發是一種發生在微觀複雜系統的突現現象。例如固態系統中會好像存在著另一種虛擬的粒子。 以電子在半導體中的運動為例，電子在運動過程中受到來自原子核以及其它電子的作用，然而其行為可以視作帶有不同質量的自由電子。 這個帶有不同質量的“電子”稱為“準電子”（electron quasiparticle）。另外一個實例是在半導體的價帶集體行進的電子，其行為可以視作半導體中存在著帶正電的空穴往反方向運行。 其它的準粒子包括聲子（來自固態系統中原子的振動）、電漿（來自電漿的振盪）等許多種類。
作為少數簡化多體問題的手段之一，準粒子的概念在凝態物理尤其重要。
範例
聲子
聲子（Phonon）是晶體中晶體結構集體激發的準粒子，化學勢為零，服從玻色-愛因斯坦統計，是一種玻色子。聲子本身並不具有物理動量，但是攜帶有準動量，並具有能量。根據南部-戈德斯通定理，任何連續性整體對稱性的自發破缺，必然對應一個零質量的玻色子。聲子就是平移對稱性被晶格的點陣結構自發破缺以後對應的玻色子。聲子與電子的相互作用，是導致BCS超導的關鍵機制。
激子
激子（英語：exciton）描述了一對電子與空穴由靜電庫侖作用相互吸引而構成的束縛態，它可被看作是存在於絕緣體，半導體和某些液體中呈電中性的準粒子。激子是凝聚體物理學中轉移能量而不轉移電荷的基本單位。
半導體吸收一個光子之後就會形成一個激子。這個過程實際上是一個電子從價帶激發到導帶而留下一個處於固定位置帶正電的空穴。此時，導帶中的電子會受到空穴庫侖力的吸引。吸引作用提供了能量平衡，使得激子體系的總能量略小於未束縛的電子和空穴的能量。束縛態的波函式是類氫的，屬於奇異原子態，但這個束縛態的束縛能要比氫原子小許多，而激子的半徑則比氫原子的要大。這是因為，一方面，半導體中存在相鄰電子的庫侖禁止；另一方面，電子和空穴構成激子的有效質量較小。
激子的概念最早由Yakov Frenkel於1931年提出，用於解釋絕緣體中的原子激發。他指出激發態可以像實體粒子一樣在晶格中穿行而不發生電荷轉移。
