Fotón - Fonón

[Avicarlos]

Cómo agradezco tus explicaciones Alex. Y tomo de ellas un sentido, que seguro no es exactamente el que le das tú y la mayoría de entendidos. Aclarada la expresión par electrón- hueco, referido a los enlaces no a la hoquedad del electrón.
Estamos de acuerdo con la diferencia fotón-fonón, pero no deduzco la existencia del último ni de las explicaciones de artículos ajenos, ni de tu mismo mensaje:
“
Según el foton tenga mas o menos energia se daran los dos casos que te he dicho al principio que supongo que son la clave de tus dudas y que estan bastante bien explicados en el ejemplo (siempre y cuano veas que el fonon no es mas que una cuasi particula o paricula bastarda que no es mas que una cuantización matematica de un cierto estado de vibracion de los atomos en torno a su posicion de equilibrio en la red cristalina……”


Precisamente leo que no es más que una cuantización matemática de la vibración en torno al estado de equilibrio. Y esta cuantización, sale de la acción inicial de una parte de la energía externa introducida a la red, y la reacción que le comporta la inercia a través de los multicampos subatómicos.

Si cuento con la combinación de las fuerzas intervinentes emanadas de los quarks-nucleones-electrones y no sólo atómicos sino conjuntos con los moleculares, e interferencias con fotones, dispongo de una potente razón para explicar los resultados. A este conjunto de acciones-reacciones, entiendo que es lo que se llama casipartícula.
Si por algún lado se reconociera esto, finiquitaría mi incertidumbre.


“….podemos crearlos y destruirlos a nuestro antojo, con tan solo calentar o enfriar el solido en cuetión y sobre todo que un fonon no tiene nada que ver con un foton!! ).”

Pues eso. Calentando-enfriando-iluminando-sacudiéndole un tortazo o lo que se nos ocurra, siempre estamos introduciendo energía que, o es fotón que saltó y se absorbió, o no llega a ello, debido a la extrema proximidad entre el emisor y el receptor, que haría al fotón virtual.
Así, la vibración en la red, la inició un fotón y los resultados subsiguientes son las reacciones subatómicas e intermoleculares.

Al comportamiento cuántico provocado en estas circunstancias ¿es a lo que llamamos fonones?.

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

borrado por repetido

[Alex]

Al comportamiento cuántico provocado en estas circunstancias ¿es a lo que llamamos fonones?.

Mas o menos.

Si tuviesemos una red cristalina a 0 K, observariamos que los átomos estan quietos, ocupando su lugar en la red, con una simetria perfecta. Los átomos tenderán siempre a mantener esta posición, que en definitiva conforman la estructura cristalina del solido. En esta circunstancia de temperatura, no existe el fonón, ya que los atomos no se ven influenciados por ninguna fuerza o energía ajena al sistema en el que se encuentran.

Si le aplicamos cierta cantidad de energia calorifica, los atomos se verán obligados a moverse, es decir a desplazarse de esa posición fija que ocupaban en la red. Pero los atomos tenderan a recuperar la posición de equilibrio que disponían a 0 K, como si estuvisen cogidos por un muelle, lo que produce un movimiento armonico muy similar al del muelle. Este movimiento armonico es el que genera la onda de sonido, y su misión es transmitir a todos los atomos este moviminto hasta que todos los atomos vibren de igual forma. Entonces, si por analogia de las ondas, nosotros cuantizamos la minima energía transmitida por esa onda, obtenemos el fonón. Pero fijate bien que nunca podran interferir la onda asociada a un foton con la de un fonón, por muchas cosas, entre otras porque no son ondas coherentes entre si, porque una se desplaza a velocidades luminicas y la otra no pasa de la velocidad del sonido (por definición) en el medio. Una es una onda consecuencia de un movimiento totalmente mecanico y la otra es por interacción de campos electricos y magneticos.

Pero por lo que creo entenderte, tu vas mas allá y te preguntas ¿como afecta el movimiento de los quarks a esta vibración? pues no creo que nadie te conteste a esa pregunta, porque supongo que nadie se ha preguntado esto!! . Yo podria pensar que no le afecta en nada en absoluto, porque en definitiva no existe un movimiento relativo quark-proton. Si estudio el movimiento del proton no tengo que estudiar el movimiento del quark, ya que fisicamente es el mismo movimiento.

Lo mismo ocurre con el nucleo respecto a los electrones. Si se mueve el nucleo se mueven los orbitales, digamos que orbitales y nucleo mantienen velocidad 0 entre ellos (Puedes echar un vistazo al Atomo de Hidrogeno, y por extension a todos los atomos en cuya ultima capa dispongan de un solo electron -atomos hidrogenoides- que son los únicos estudiados a fondo con el modelo atómico de Schrödinger, corrigiendo el atomo de Bohr y explicando satisfactoriamente su espectro). Por esto te digo que basta con considerar al atomo como paricula, ovidandose por completo de todas la subparticulas atómicas. Yo no me complicaría y me centraría solo en la física atómica, no consideraría ni tan siquiera la física nuclear.

En el solido, las ondas sonoras son producidas por las vibraciones del átomo, (movimiento total de nucleo y orbitales) considerando el movimiento del nucleo como la suma de los movimientos de protones y neutrones. La unica energía que se le mete al sistema es la producida por medios puramente mecánicos (golpes...) calor (frotación, radiación o de culquier otra manera) y por radiacion (interaccion de fotones con la materia) y es aqui done debemos centrarnos.

Si un foton tiene energía E, y conideramos la energía de salto del electron de valencia a electron de coducción como Eg y la del fonon como Ep (misma nomenclatura de tu enlace), se darán dos casos:

A) E > Eg-Ep por ejemplo (E)96 > 98 (Eg) - 4 (Ep): como ves el foton por si solo no podria desplazar al electron ya que el foton dispone de 96 unidades de energía y son necesarios 98 para desplazar al electron. Peroel foton cuenta con las 4 u. de energia que el fonon le esta aplicando al electron, que unidas a las 96 del foton hacen 100 y por tanto el electron sera desplazado. Para ello el electron ha aborbido los 94 del foton mas los 4 del fonón. ES DECIR EL FONON HABRA DESAPARECIDO, el electron habra sido desplazado y excitado y el foton habra desaparecido tambien. El electron desplazado y excitado habra emitido un nuevo foton (absorcion/emisión de radiación) y a todo esto tambien habra dejado un hueco que en pricipio no va a ser cubierto por ningun otro electron de capas mas interiores porque son de mayor energía, sera ocupado por otro electron de conduccion, iniciando otra vez el ciclo.

B) E > Eg+Ep este caso es mas sencllo, aqui el foton tiene energia suficiente como para llevarse por delante al electron y crear un fonon (calentar la red) que se expanderá por la red, comunicando a los demas atomos que hay que moverse mas depisa.

Bueno creo que ahora si que llegaremos a un acuerdo, ... bueno por lo menos a un ¿acercamiento?

Saludos

[Avicarlos]

Analizo tu lección, Alex:

“….Si estudio el movimiento del proton no tengo que estudiar el movimiento del quark, ya que fisicamente es el mismo movimiento.”

Alerta con esta afirmación. No me olvido de que los quarks, se hallan con cierta libertad de movimiento en el protón, supervisados por los gluones. Y que la fuerza color llega a manifestarse hasta 10^-15 cm. Pero al ionizarse el átomo, la masa de los quarks queda afectada por las fuerzas eléctrica, gravitatoria y color del átomo propio, más el incremento proporcionado por la procedencia exterior, solidarizándose con las orbitales de los electrones por medio de los movimientos que aunque sea por mínimo valor, afectan gravitacionalmente a la distancia de 10^-8 cm.

“……Peroel foton cuenta con las 4 u. de energia que el fonon le esta aplicando al electron, que unidas a las 96 del foton hacen 100 y por tanto el electron sera desplazado. Para ello el electron ha aborbido los 94 del foton mas los 4 del fonón.”

Supongo que ves que a estas 4 u. de energía, si no creo en el fonón, las doto procedentes de lo antes dicho.

La energía de entrada, se distribuirá de diversos modos tal como dices tú y digo yo, pero una pequeña cantidad será la que afecte a los electrones, quarks y protones.

“….Bueno creo que ahora si que llegaremos a un acuerdo, ... bueno por lo menos a un ¿acercamiento?

Saludos”.

Que duda cabe, que a medida que me instruyes, voy captando mejor el funcionamiento del mundo reticular. Nos acercamos, sin llegar a tocarnos.
Y esto es precisamente lo que intuyo que ocurre con las partículas.
Estoy urdiendo aunque sea con trampa, un cálculo algo obligado, que permita comprender cómo las partículas, siendo puntuales, muestran un volumen de radio eficaz, (valores conocidos, o permitidos) que aparente la formación de una corteza. Traspasar este límite, precisa ataque con energía superior, carente en el entorno molecular.

Así esta vibración en el ámbito cristalino, el moverse los electrones en una amplitud máxima de 10^-16 cm , viene a ser el contacto real de cuerpos en el mundo macro.

Ya que matemáticamente, su complejidad me supera, relacionaré, lo que me salga en cálculo aproximado por idea.

Sludos de Avicarlos.

[Alex]

Estoy urdiendo aunque sea con trampa, un cálculo algo obligado, que permita comprender cómo las partículas, siendo puntuales, muestran un volumen de radio eficaz, (valores conocidos, o permitidos) que aparente la formación de una corteza. Traspasar este límite, precisa ataque con energía superior, carente en el entorno molecular

. Me temo que te vas a meter de cabeza en la ecuación de Schrödinger. Esta idea ya me la suponia y por eso te recomende leer todo lo que puedas sobre el átomo de hidrogeno, para que veas alguna representación del orbital del único elctrón que posee, cuando lo veas, ya me contarás (no tengo ninguna referencia en internet, pero supongo que wiki sera suficiente). Por supueto tambien sería bueno profundizar, si es que no lo has hecho ya, en la propia ecuación de Schrodinger, sobre todo en su interpretación física. (de paso me autoaplicaré el cuento! )

De todas formas estaré atento a tus cálculos...!

Saludos

[Alex]

Perdona, se me pasó comentar otra cosa en mi anterio pot.

Alerta con esta afirmación. No me olvido de que los quarks, se hallan con cierta libertad de movimiento en el protón, supervisados por los gluones. Y que la fuerza color llega a manifestarse hasta 10^-15 cm. Pero al ionizarse el átomo, la masa de los quarks queda afectada por las fuerzas eléctrica, gravitatoria y color del átomo propio, más el incremento proporcionado por la procedencia exterior, solidarizándose con las orbitales de los electrones por medio de los movimientos que aunque sea por mínimo valor, afectan gravitacionalmente a la distancia de 10^-8 cm.

No se hasta que punto esta afirmación deberia tenerse en cuenta en el caso que nos ocupa. Yo sigo pensando en que no afecta para nada. Los quarks, gluones y fuerzas nucleares se manifiestan a través de las características del protón y del neutrón. No estamos hablando de reacciones nucleares ni de radiactividad. El hecho de que se cree un hueco de electrón, no afecta a nada a la red cristalina. Ten en cuenta que ya se estudia el propio hueco como si fuese una partícula positiva con algo mas de masa que la del propio electrón ausente y que se moverá por efectos de las cargas electromagneticas (atraera hacia si mismo a los electrones vecinos y contribuirá a que otro electrón que ande vagando por los alrededores ocupe su lugar en el orbital. Afectará tambien al movimiento (que no a la vibración) de los electrones de los atomos vecinos, pero no afectará a la creación o destrucción de fonones. Lo de la gravedad ya te digo que puedes pasar olimpicamente, es totalmente despreciable frente a la fuerza electromagnetica. y modos de posibles enlaces atómicos.

Si intentas analizar todo esto que dices, no estas hablando de fonones ni de estructuras cristalinas, estas hablando de fisica de particulas pura y dura y entonces deberíamos estar en otro hilo y no en este.

Saludos

[Avicarlos]

Lo de la gravedad ya te digo que puedes pasar olimpicamente, es totalmente despreciable frente a la fuerza electromagnetica. y modos de posibles enlaces atómicos.

Si intentas analizar todo esto que dices, no estas hablando de fonones ni de estructuras cristalinas, estas hablando de fisica de particulas pura y dura y entonces deberíamos estar en otro hilo y no en este.

Saludos

Alex, abriré otro hilo para comentar la gravedad intraatómica.
Intentaré además hablar con Schrödinger, tal como recomiendas. En verdad no intenté aplicar valores a la ecuación para obtener resultados, ya que esperaba siempre que con diálogo entre colegas, se me facilitaría la labor. Pero no. O es tan sencillo, que lo obviais, o es tan complicado que ya no resulta entretenido.

Saludos de Avicarlos.

[Alex]

Carlos

En verdad no intenté aplicar valores a la ecuación para obtener resultados, ya que esperaba siempre que con diálogo entre colegas, se me facilitaría la labor. Pero no. O es tan sencillo, que lo obviais, o es tan complicado que ya no resulta entretenido.

Pues mas bien lo segundo!! pero, en absoluto es aburrido. Por otro lado me pregunto como vas a enfocr tu trabajo, teniendo en cuenta que la cuantización de las odas gravitatorias esta todavía sin solucionar y eso que se han hecho intentos por los mas grandes matemáticos y fisicos sin éxito hasta ahora. Unicamente la Teoria de cuerdas tiene algún que otro resultado alentador, pero esta teoria esta cada vez mas desprestigiada porque como bien vimos en aneriores post tuyos, todo es a base de incrementar las dimensiones hasta el absurdo. Y no te cuento nada de las matemáticas empleadas, que yo creo que han sido creadas exprofesamente para este asunto y que he intentado seguir, pero realmente no capto ninguna de las ideas en que se basan y algunas (teoria de lazos) que logras medio enterarte, son tan fantásticas que me resito a pensar que hasta la propia naturaleza las llegue a imaginar!! jajaja

Salduos

De tods maneras o quiero desanimarte!...

[Avicarlos]

Eres un bálsamo Alex. Apaciguas mi desazón por no ver salida ni con ecuaciones de tercer grado.
Seré un tonto, por aquello de mal de muchos, consuelo....

Pero no se trata de creerme o no un listillo, sino más bien que expongo ideas que las Musas inspiran.

Que se sabe que son erróneas. Me lo apunto, y a la siguiente. Pero si no se sabe, ya tengo entretenimiento para desarrollar hipótesis.

No me aparto del tema que nos ocupa, pero sí, creo nuevos hilos para tratar lo complementario al presente. En realidad a medida que logre resoluciones las añadiré aquí.

Ahora explicaré mi parcial desacuerdo en los fonones, con el tema " Velocidad fónica".

Saludos de Avicarlos.

[Jansky]

Hola.

Leyendo la revista Investigación y Ciencia de este mes (octubre 2009), me he acordado de este post. En un artículo sobre nuevos materiales superconductores hace referencia al fonón como una explicación a la todavía no muy clara forma en la que aparece la superconductividad a muy bajas temperaturas.

Saludos y espero que os sirva.

Jansky.