Fonón
En física, un fonón es una vibración cuantificada de la red. La palabra cuantificado se utiliza en física para significar que sólo se permiten ciertos valores de algo. Algo que está cuantizado se puede considerar como una escalera; sólo se puede pasar de un peldaño a otro y no se puede estar de pie entre los peldaños. Algo que no está cuantificado puede ser considerado como una rampa o una pendiente suave; puedes moverte cualquier distancia hacia arriba o hacia abajo. Una red es la estructura repetitiva o periódica de un cristal. Un cristal está formado por átomos o moléculas en un patrón determinado. Los puntos del patrón en los que se encuentran los átomos o las moléculas son la red. Los sólidos, los líquidos y los gases pueden experimentar vibraciones. Que una vibración esté cuantizada significa que sólo se permiten ciertas frecuencias de vibración.
Intuitivamente, no hay ninguna razón para que las vibraciones de la red estén cuantificadas. Las vibraciones macroscópicas o a gran escala de un material no están cuantizadas y pueden adoptar esencialmente cualquier frecuencia. Sólo cuando consideramos las diminutas vibraciones de las partículas que componen un material -átomos y moléculas-, el concepto de cuantización y fonones cobra importancia. Para entender la existencia de los fonones es necesario recurrir a una complicada mecánica cuántica. Sin entrar en demasiados detalles, las interacciones entre los átomos o moléculas constituyentes de un cristal se analizan mediante la mecánica cuántica. Debido a su disposición en un patrón que se repite, cuando se llega a una expresión matemática para la frecuencia de oscilación, se encuentra que sólo se permiten distintos valores cuantizados. Lamentablemente, no hay una forma sencilla de explicar esto.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un fonón?
R: Un fonón es una vibración de red cuantizada en física.
P: ¿Qué significa la palabra "cuantizada" en física?
R: En física, la palabra cuantizado significa que sólo se permiten ciertos valores de algo.
P: ¿Cómo se puede pensar en algo que está cuantizado?
R: Se puede pensar en algo que está cuantizado como en unas escaleras; sólo se puede pasar de un escalón a otro y no se puede estar de pie entre los escalones.
P: ¿Qué es un entramado?
R: Una red es la estructura repetitiva o periódica de un cristal, formada por átomos o moléculas en un patrón determinado con puntos en el patrón en los que se sitúan los átomos o moléculas.
P: ¿Pueden los sólidos, los líquidos y los gases experimentar vibraciones?
R: Sí, tanto los sólidos como los líquidos y los gases pueden experimentar vibraciones.
P: ¿Por qué existen los fonones?
R: Para entender por qué existen los fonones se necesita una complicada mecánica cuántica. Sin entrar en demasiados detalles, las interacciones entre los átomos o moléculas constituyentes de un cristal se analizan desde el punto de vista de la mecánica cuántica. Debido a su disposición en un patrón que se repite, cuando se llega a una expresión matemática para la frecuencia de oscilación, se descubre que sólo se permiten distintos valores cuantizados.
