Разделение заряда можно наблюдать при разнесении обкладок конденсаторов

Разделение спина и заряда () — явление, наблюдаемое в квазиодномерных системах, в частности в углеродных нанотрубках. Суть этого явления в том, что из-за большого (по сравнению с их кинетической энергией) взаимодействия между электронами в подобных системах, удобными квазичастицами оказываются не электроны (имеющие спин 1/2 и подчиняющиеся статистике Ферми — Дирака), как в металлах, а своеобразные квазичастицы со спином 0 и 1 холоны и спиноны, подчиняющиеся статистике Бозе — Эйнштейна. Холон переносит только заряд и не переносит спин, в то время как спинон переносит только спин, и не переносит заряд.

Достаточно наглядно можно пояснить ситуацию в одном из предельных случаев. Допустим, взаимодействие между электронами настолько сильно, что они сконденсировались в вигнеровский кристалл. В таком случае, в вигнеровском кристалле, как и в любом другом кристалле, могут существовать фононы, коллективные колебания электронов в узлах решётки. Эти колебания будут сопровождаться переносом заряда. Это и есть холоны. С другой стороны, электроны в цепочке обладают спином, между ними существует некоторое спин-спиновое взаимодействие. Если мы перевернём один из спинов, по цепочке побежит спиновое возмущение, совершенно не сопровождающееся переносом заряда. Это и есть спинон.

Кроме спинонов и холонов, обнаружены орбитоны — квазичастицы, определяющие орбитальное положение электронаАлексей Понятов В диэлектрике нашли квазичастицу, предсказанную 45 лет назад // Наука и жизнь 02.09.2018 г.

Также возникновение спинонов обнаружено в других диэлектриках при поглощении электромагнитных волн.

Примечания

Литература A.O. Gogolin, A.A. Nersesyan, A.M. Tsvelik Bosonization and Strongly Correlated Systems (Cambridge University Press, 1998) Y. Jompol, C.J.B. Ford, et al. Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid Science 31 July 2009: Vol. 325. no. 5940, pp. 597—601 Физики разделили электроны на две квазичастицы, «Компьюлента», 31 июля 2009 года.

См. также Бозонизация Магноны (до некоторой степени аналог спинонов) Модель Хаббарда (модель, точно решаемая методом анзаца Бете, в которой появляется разделение спина и заряда)

Категория:Физика конденсированного состояния