Ver el código de «Fonón»

[[Archivo:1D normal modes.gif|thumb|275px|Progresión de los modos normales de vibración a través de un cristal.]]

Un '''fonón''' es una [[cuasipartícula]] o modo [[cuanto|cuantizado]] [[vibración|vibratorio]] que se halla en [[red cristalina|redes cristalinas]] como la red [[átomo|atómica]] de un [[sólido]]. El estudio de los fonones es una parte importante en la [[física del estado sólido]] debido a que desempeñan una función muy importante en muchas de sus [[cualidad|propiedades]] físicas, incluidas las [[conducción de calor|conductividades térmica]] y [[conductancia eléctrica|eléctrica]]. El concepto de fonones fue introducido en 1932 por el físico soviético [[Igor Tamm]].

En particular, las propiedades de los fonones de [[longitud de onda]] larga generan [[sonido]] en los sólidos, por ejemplo al golpear [[porción|fragmentos]] de [[fonolita]]s: [[roca ígnea|rocas ígneas]] [[volcánico|extrusivas]].<ref>''Webster’s Third New English Dictionary''. Merriam–Webster Inc. Publishers. Springfield, Massachusetts, USA, 1986.</ref> De aquí el nombre ''fonón'', del [[griego clásico|griego]] φωνέ: foné, que significa sonido. En [[Aislante térmico|aislantes]], los fonones constituyen el [[Fenómeno|proceso]] primario por el cual se genera la [[conducción de calor]].

Los fonones son una versión [[mecánica cuántica|mecano-cuántica]] de un tipo especial de [[Mecánica clásica|movimiento]] vibratorio denominado –en Mecánica clásica– [[modos normales]], es decir, es una [[onda]] que se propaga por la [[Estructura cristalina|red]] de un cristal, que puede describirse bajo ciertas condiciones como un paquete de energía al igual que un [[fotón]]. Por lo cual cada parte de una red [[Oscilación|oscila]] con la misma [[frecuencia]].

Estos modos son importantes, debido a un resultado bien conocido en mecánica clásica: cualquier vibración arbitraria de movimiento de una red puede considerarse una [[Mecánica clásica|superposición]] de modos normales con diversas frecuencias.

En este sentido, los modos normales son las vibraciones ''elementales'' de una red. Aunque tales modos son semejantes al [[fenómeno]] [[Física|ondulatorio]] en Mecánica clásica, si la red se analiza según la Mecánica cuántica también adquieren ciertas propiedades de [[Física|partícula]] (véase [[Dualidad onda corpúsculo]]).

La teoría cuántica permite comparar las oscilaciones que se [[Propagación|propagan]] en el [[Física|cuerpo]] sólido a la [[velocidad del sonido]] con las partículas [[Ficticio|ficticias]] denominadas fonones. Cada partícula se caracteriza por una [[energía]] que es igual a la [[constante de Planck]] multiplicada por la [[Cantidad|magnitud]] que en Física clásica se conoce como frecuencia de [[oscilación]] <math>\nu\,</math>.

Esto significa que la energía del fonón es igual a <math>h\nu\,</math>. La representación (ilustración) de los fonones permite afirmar que en el cuerpo sólido los movimientos [[térmico]]s están condicionados –precisamente– por ellos, de modo que a la [[temperatura]] del [[cero absoluto]] no existen fonones, y como consecuencia del aumento térmico su cuantía crece de manera «no lineal», sino según una ley más compleja, para temperaturas bajas, proporcional al [[Álgebra|cubo]] de la temperatura.<ref>''Física molecular''. Autores: Isaac y Abraham Kikoin. Editorial Mir. Moscú. Página 528.</ref>

Se puede considerar al cuerpo sólido como una [[vasija]] que contenga un «[[gas]] de fonones», al cual, a temperaturas no muy altas, se le pueden atribuir [[Cualidad|características]] de [[gas ideal]], analizable mediante [[estadística de Bose-Einstein]]. Como en el caso de un gas «corriente», el transporte del calor en el gas de fonones se realiza por choques de  fonones contra átomos de la [[red cristalina|red]]. Por eso el [[Álgebra|coeficiente]] de [[conductividad térmica]] del cuerpo sólido se puede expresar mediante la fórmula siguiente:<ref>''Física molecular''. Autores: Isaac y Abraham Kikoin. Editorial Mir. Moscú. Página 529.</ref>
{| class="wikitable col1cen"
|+<math>\kappa = \frac {1}{3}\rho \lambda v_s c_v</math>
!Símbolo
!Nombre
|-
|<math>\kappa</math>
|Coeficiente de conductividad térmica del cuerpo sólido
|-
|<math>\rho</math>
|Densidad del cuerpo
|-
|<math>\lambda</math>
|[[Recorrido libre medio]] de los fonones
|-
|<math>v_s</math>
|Velocidad del sonido en el sólido
|-
|<math>c_v</math>
|capacidad calorífica específica
|}
El [[Matemática|cálculo]] del [[recorrido libre medio]], <math>\lambda\,</math>, de los fonones es un poco más complejo. Cualitativamente ese cálculo muestra que esta [[Cantidad|magnitud]], el recorrido libre, es [[Álgebra|inversamente]] [[Proporción|proporcional]] a la [[temperatura absoluta]].

== Referencias ==
{{listaref}}

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Fisicoquímica]]
[[Categoría:Física del estado sólido]]
[[Categoría:Cuasipartículas]]
[[Categoría:Ciencia de 1932]]
[[Categoría:Ciencia y tecnología de Rusia del siglo XX]]
[[Categoría:Unión Soviética en 1932]]