Plasmoni e Spin

Capitolo 1 - Il Plasma ad arco
Sezione 2 - Proprietà del plasma

Plasmoni e spin

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Il plasma, nella sua totalità, è elettricamente neutro, in quanto la somma delle cariche positive (ioni) eguaglia la somma delle cariche negative (elettroni).

In un plasma elettronico si manifestano moti d'insieme fortemente correlati che portano ad una oscillazione locale della densità degli elettroni; il sistema eccitato con tali oscillazioni è equivalente quantisticamente ad un insieme di particelle elementari dette plasmoni.

Le oscillazioni locali di queste particelle sono descritte da funzioni d'onda che sono simmetriche rispetto ad una loro permutazione; inoltre i plasmoni possiedono un momento angolare intrinseco (spin) caratterizzato da un numero quantico s intero o nullo.

Il fisico britannico Paul Adrien Maurice DIRAC ha dato una riformulazione matematica rigorosa della meccanica quantistica.

Qui a fianco è raffigurata la lapide posta nel 1995 nella cattedrale di Westminster in suo onore.

Fig. 1.3 - Lapide commemorativa

ioni (ions) - Atomo o raggruppamento atomico che ha assunto o perduto uno o più elettroni, acquistando una carica negativa o positiva, rispettivamente. Catione è uno ione dotato di carica positiva (+), mentre uno ione con carica negativa (-) si dice anione.

plasmoni (plasmons) - I plasmoni sono quasi-particelle che forniscono l'energia di eccitazione del plasma. Sono entità che pur non essendo particelle elementari, possono essere assimilate a queste ultime, possedendo alcune caratteristiche, come energia, spin o massa. I plasmoni, avendo spin intero o nullo, obbediscono alla statistica di Bose-Einstein e perciò appartengono alla classe dei bosoni.

spin - Momento angolare delle particelle non legato ad alcun moto orbitale. Lo spin fu postulato per la prima volta (1925) nel caso dell'elettrone dagli olandesi naturalizzati statunitensi G. Uhlenbeck (1900-1988) e S. Goudsmith (1902-1978).

numero quantico - Se s=0,1,2, ..., le particelle obbediscono alla statistica di Bose-Einstein; se invece s è semintero le particelle seguono la statistica di Fermi-Dirac. Entrambe si riducono alla statistica di Boltzmann se la densità delle particelle è bassa.