фонон
Фонон — это квант колебаний кристаллической решётки (упорядоченного строения атомов), то есть минимальная порция энергии, которую могут нести звуковые волны в твёрдом теле. В отличие от обычных частиц, фононы существуют только внутри вещества. Их энергия E = ħω, где ħ — постоянная Планка, ω — частота колебаний. Фононы подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна (описывает поведение бозонов — частиц с целым спином), поэтому они могут накапливаться в одном квантовом состоянии. Без представления о фононах невозможно объяснить теплопроводность изоляторов, рассеяние нейтронов в кристаллах и механизм сверхпроводимости, в котором они помогают спариванию электронов.
История
Идея фононов возникла в начале XX века, когда Пётр Дебай и другие учёные объяснили теплоёмкость кристаллов. Термин «фонон» ввёл Яков Френкель в 1932 году.
Как работает
Прикоснувшись к горячему предмету, мы запускаем усиленные колебания атомов на его поверхности. Эти колебания передаются соседним атомам порциями — фононами — подобно тому, как волна передаёт энергию по воде. Именно так тепло распространяется в твёрдом теле.
💡 Фононы мешают работе микрочипов: они переносят нежелательное тепло, и инженеры борются с ними, создавая суперрешётки для замедления фононов.