In fisica, cos'è un fonone?
Un fonone è una quantità di energia trovata all'interno di una vibrazione. Questi sono presenti in tutti gli oggetti che vibrano attivamente, come i cristalli di quarzo. Un modo di considerare un fonone è come una particella risonante all'interno di un'onda. Proprio come un "fotone" è una particella quantistica all'interno di un'onda luminosa, un fonone è una particella all'interno di un'onda sonora. Il termine "fonone" deriva dalla parola greca "telefono", che significa "suono o voce".
Il fisico russo Igor Tamm è il primo a teorizzare il concetto di fononi. Da quando questo concetto è stato introdotto nel 1932, queste quantità sono state integrate nel ramo della fisica nota come meccanica quantistica. Fanno parte della ricerca emergente e continua in fisica. Un fonone è spesso classificato come una "quasiparticella" o "eccitazione collettiva", il che significa generalmente che può essere osservato come un fenomeno ma non specificamente estratto come un singolo oggetto fisico.
I fononi non si comportano come particelle indipendenti, ma interagiscono invece con altri fononi all'interno di un oggetto. Questa interazione fa sì che gruppi di fononi formino catene o strutture reticolari. Un fonone è in grado di trasferire la sua energia a quello successivo nella catena. Un lungo reticolo o un gruppo di questi è in grado di trasferire energia continua sotto forma di elettricità o calore.
La comprensione del comportamento dei fononi è vista da molti esperti termodinamici come la chiave per creare materiali conduttivi o isolanti molto efficienti. L'elevata conduttività è importante nei settori dell'informatica e della conservazione dell'energia, mentre l'isolamento estremo è utile per i materiali protettivi. La ricerca continua, poiché alcuni scienziati ritengono che possano essere costruiti materiali utili a seguito dello studio del modo in cui i fononi operano e interagiscono.
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno creato uno di questi materiali nel 2010. Gli esperti del MIT hanno combinato diversi strati di diversi materiali cristallini in un modello progettato per riflettere i fononi. Durante l'esperimento, il materiale cristallino ha fermato con successo il movimento dei fononi, facendoli riflettere o "rimbalzare" nella direzione opposta.
La ricerca sui fononi potrebbe portare allo sviluppo di sviluppi pratici in futuro. Alcuni esempi di invenzioni che sono possibili manipolando i fononi includono schermatura termica protettiva per astronavi, isolamento superiore per il congelamento di ambienti freddi e collettori di energia per dispositivi portatili. La manipolazione riuscita può portare a scoperte scientifiche simili alla rapida crescita dell'elettronica a stato solido come i transistor nella seconda metà del 20 ° secolo.