準粒子

準粒子とは、多粒子系における励起状態であり、粒子と同様にエネルギーと運動量の関係を表す。準粒子は通常、多数の粒子の集合状態、素励起、あるいは粒子対の束縛状態である。ただし、準粒子の特性として、その多粒子系の外には存在できないという点がある。

有名な準粒子としては、半導体中に存在する正孔が有名だろう。負に帯電している価電子は、あたかも正に帯電した粒子が反対方向に運動しているかのように、集団的に運動する。他にはフォノン、マグノン、クーパー対、励起子がある。

準粒子という言葉は、レフ・ダヴィドヴィチ・ランダウが初めて使用した。ランダウは金属中の伝導電子間の相互作用に関する理論(フェルミ液体理論)を提唱した。基本的な考えは、伝導電子とその周りの環境との相互作用を、この相互作用を含むように電子を拡張することで記述するというものである。ランダウはこの拡張された粒子を「準電子」と呼んだ。というのも、理論的には第一近似において自由電子のように扱うことができるからである。