Interessant detail is dat E = n m v^2 = M v^2 er uit komt. Dan is het weer verwarrend dat het hier om maessa en niet om massa zou gaan. Hoewel, het verklaard misschien ook meteen weer iets. "Another interesting observation is that in this model which is founded upon Maxwell’s, charge itself is a basic oscillation of momentum at each and every point in the field and with units of kg/sec we finally realize that the charge to mass ratio is simply the oscillation's frequency $\nu$".
$\nu$ = de frequentie van een "foton".
Dus als je een vortex hebt, die f keer per seconde roteert..
Dan krijgt zo'n ding een lading q.
En dan geldt: q = f * m
En aangezien de ruimte vol zit met EM trillingen, heb je dus in feite een ruimte, die over de gehele ruimte bezien een gedistribueerde lading bevat, die uitgedrukt kan worden in ladingsdichtheid. En ladingsdichtheid is dan weer de tijdsafgeleide van m. Eigenlijk kun je dus stellen:
"achtergrondstraling" == "gedistribueerde lading" == maessa in beweging.
En zwaartekracht is dan weer de afgeleide van E, het electrisch veld.
Die is 1 / (4 pi eps_0) q/r*r
q invullen
E = 1 / (4 pi eps_0) f*m/r*r
Enige groothed die gedifferentieerd kunnen worden naar locatie, zijn m en r. Bij differentieren krijg je dus een veld dat afhankelijk is van m, r en r^2, beschreven door een 2e graads functie. Ofwel: zwaartekracht is de tweede afgeleide van een functie van f en m. En als het gaat om *harmonische* bewegingen, al dan niet in werkelijkheid roterend, dan zijn de afgeleiden van een functie ook *harmonisch* met dezelfde frequentie.
Of *harmonischen* daarvan Dus de golven die ontstaan, zijn per definitie in fase, aangezien oorzaak + gevolg veroorzaakt worden door 1 en dezelfde lokale trilling. De voortplantingssnelheid van zwaartekracht is dus per definitie gelijk aan die van het dielectrische E veld. Het interessante is nu dat objecten eigenlijk altijd naar beneden vallen, ofwel naar moeder aarde toe. En we hebben drie domeinen: drie behoudswetten (maessa, eimpuls, eneregie), drie dimensies. Aangezien het ding naar beneden valt, gaan we er vanuit dat moeder aarde de energie levert om het ding te laten vallen. Er is dus een dielectrische / zwaartekracht golf, waarbij de "voedende" energie vanuit de aarde komt.
Een Einsteiniaan zou nu roepen: "Oh jee, mijn golf gaat terug in de tijd!!" 😀
Nee, dus. Er zijn interessante experimenten gedaan met "fast light" http://www.tuks.nl/pdf/Reference_Material/Fast_Light/
Ik dacht aan Stenner:
So, the advancement (27 ns) is much bigger than the time the wave is supposed to spend in the gas region (1.3 ns). Compare this with the findings of Wang et al:
If indeed the observed propagation speed is that much greater than the speed of light that the "superlimunal light pulse" appears to leave the cell before entering it, it is hard to conclude otherwise than that the "anomalous dispersion region" is not confined to the region filled with gas, but extends beyond that region, such that the anomalous process takes (much) larger part of the total signal path than is being expected.
We can make the following estimation, assuming Paul Stowe is correct and the propagation speed of longitudinal waves is sqrt(3), or about 1.73, times the propagation speed of transverse waves. From that assumption, we can compute L/c for a longitudinal wave by computing L/(sqrt(3) c), which computes to about 0.77 ns. So, we would expect an advancement of about 0.56 ns for L=0.4 m.
Given that the measured advancement is about 27.4 ns, we can deduce the extended region wherein the anomalous dispersion takes place has a total path length LL of about 27.4/0.56*0.4 = about 19.44 m, which is unexpectedly large, although it would be possible, given that we have no information about the lengths of the various parts of the experimental setup, except for the length of the Pyrex cells.
However, the assumption of there being a difference in propagation speed of about sqrt(3) is based on the assumption that the medium is isotropic. In our model, wherein we consider far field manifestations of EM radiation to consist of a number of vortices, whereby the rotating matter is forced towards the outer region of the vortices because of centrifugal forces, we can deduce the central area of the vortices to have a significantly lower density than what our assumption is based on. This would result in a longitudinal propagation speed which is significantly less, assuming the longitudinal wave propagates trough the central low-density "hole" along the central axis of the vortex.
To summarize: our model predicts the region wherein the "anomalous dispersion" occurs to extend beyond the Pyrex cells, possibly all the way up to, for example, the polarizing beam splitters or perhaps even the resonators within the linearly polarized lasers being used. Futher, our model predicts that the propagation speed of the "fast light" may depend on the density of the medium along the central axis of the propagation path. Therefore, further experiments involving variation of the placement of the various parts of the setup could very well lead to further insights into this phenomenon.
And if our prediction of the "anomalous" region extending beyond the Pyrex cells is true and the phenomenon indeed involves the creation and propagation of a longitudinal wave, which is created as a "beat" signal with the heterodyning of two EM signals, then it is clear that longitudinal dielectric waves do exist amd that they can also propagate trough a region void of "free charge carriers", such as an optic fiber cable, air and even the vacuum.
Ok, er lijkt dus een golf te zijn, die op ons toe komt, gewoon met de tijd mee gerekend, natuurlijk.
En aangezien het ding dus recht naar beneden valt, is er geen rotatie, hoewel rotatie (van een object) wel de zwaartekracht kan beinvloeden.
Dus een dielectrische golf.
Dus een longitudinale golf.
Fast light phenomena and Lines (Tubes) of Force
One of the most interesting phenomena regarding wave propagation and the speed of light is the so-called anomalous dispersion, an anomaly which deserves our attention. On the WikiPedia page about optical dispersion we read:
Let us first note that:
- neither the anomalous dispersion phenomenon itself nor the resulting phenomenon of faster-than-light wave propagation are disputed;
- in the interpretation of the faster-than-light wave propagation, there are perceived issues with causality and for some reason a distinction is made between a "pulse" and a "signal".
So, while the existence of the faster-than-light phenomenon itself is pretty much an accepted fact, the interpretation thereof leads to confusing and contradicting statements and conclusions, as we shall see.
Now let us consider what is meant by a "pulse" and a "signal" in this context, and consider how this perceived difference led to the conclusion that while the pulse carrying the information, propagates at a speed exceeding the speed of light, the "signal", the information, nonetheless is perceived to propagate at the speed of light, c. We shall begin by considering why the assumption of an "invariant" speed of light, "the parameter c", "is ubiquitous in modern physics".
It is namely exactly this "invariant c" assumption and it's role in interpretation issues, which beautifully illustrate the ongoing conundrum coming forth from the implications thereof. It is this fundamental assumption, demanded by the Lorentz transform, and the subsequent introduction of the "curved space" concept, which led to a distorted interpretation of the "spacetime" continuum. These consequences are perhaps most notable in the interpretation of "causality" or "relativistic causality", since that leads to "paradoxes", as described by Stenner et al:
To explore this conundrum further, let us consider the fundamental role the universally fixed, or "invariant", speed of light c plays in the special theory of relativity:
Let us first note that "absence of evidence is not [the same as] evidence of absence":
This connects directly to "falsifiability" or "testability" criterion for a scientific theory:
[...]
Within this context, we note:
- The theory of the "luminiferous aether", as it was formulated at the end of the 19th and the beginning of the 20th century, lacked supportive evidence as well as failed to predict a number of phenomena that were not only predicted by the special relativity theory but were also experimentally verified;
- the fundamental assumption upon which the special relativity theory is founded, being that the speed of light c is universally fixed c.q. constant c.q. invariant, leads to paradoxes in the interpretation of "fast-light" phenomena;
- the fundamental assumption upon which the aether theory which failed to predict the mentioned phenomena was founded is that the aether behaves like an incompressible fluid;
- Paul Stowe's theory, wherein this fundamental assumption of an incompressible aether is replaced by a compressible aether, predicts both the phenomena predicted by the special relativity theory as well as Quantum Mechanics, yet does not lead to the paradoxes brought forth by both of these theories.
New let us continue reading on the fundamental role the universally fixed, or "invariant", speed of light c plays in the special theory of relativity:
[...]
[...]
In an article about Thévenaz's findings on science blog (still accessible via archive.org), we read:
Juist. Niets aan de hand. Nothing to see here. Slechts een gedeelte van het signaal gaat sneller dan c. Maar welk gedeelte dan?
Juist. Het gaat om een gedeelte van het signaal, waarbij er sprake is van een beperkte bandbreedte waarbinnen sneller dan licht propagatie mogelijk is.
Wikipedia nog eens:
Dat is interessant. Er is dus een specifieke, medium afhankelijke, resonantie frequentie waarbij sneller dan licht propagatie optreedt, precies zoals ik betoogd heb dat dit ook in het RF geval optreedt bij antennes.
En wat ik daar ook bij betoogd heb, is dat het erg lastig is om longitudinale golven te meten. En dat is ook precies waar men hier tegen aan loopt:
Scienceblog:
Although both propagate at the exact same speed, the speed of light. ^_^
Gain-assisted superluminal light propagation L. J. Wang, A. Kuzmich & A. Dogariu
Ze hebben het over acoustische golven
Maar: "This stimulation is efficient only if the two optical waves show a frequency difference giving a beating interference resonant with an acoustic wave (that is actually never directly observed)."
Ofwel: acoustische golven die niet daadwerkelijk "direct" waargenomen kunnen worden.
Oh, dan.
Dan zullen het wel "virtuele acoustische golven zijn". Golven die je niet kunt waarnemen, maar er wel moeten zijn, anders klopt ons verhaaltjje niet. zucht.
Hoezo, "longitudinale golven zijn nooit aangetoond"?
Men legt hier overigens wel heel mooi het principe uit van hoe twee - in verschillende richtingen propagerende - EM golven geassocieerd worden met scal^H^H^H^H acoustische golven. 😀
Je hebt bij deze "anomaliteit"dus een glas vezel
Een glasvezel fiber, door twee EM, dus roterende golven, tegen elkaar in bewegen. De roatie-richting van beide golven is echter gelijk.
Normaal gesproken krijg je zoiets als je de fiber afsluit met een spiegeltje, waardoor er een staande golf onstaat, doordat de ingaande golf reflecteert op de spiegel.
Wat ze nu doen is niet een spiegeltje op het eind, maar een "pump" golf. En de frequentie daarvan wijkt een klein beetje af dan de frequentie van het signaal dat ze op de ingang zetten.
Dus je krijgt een "beat", een verschil frequentie.
En je krijgt dus een longitudinale golf op die "beat frequentie", die in de buurt moet liggen van een "absorptiefrequentie" van het medium.
Zoals bijvoorbeeld de 21 cm "waterstoflijn" op 1400 MHz.
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_line
https://en.wikipedia.org/wiki/Planck%E2%80%93Einstein_relation
The Planck–Einstein relation[1][2][3] is also referred to as the Einstein relation,[1][4][5] Planck's energy–frequency relation,[6] the Planck relation,[7] and the Planck equation.[8] Also the eponym 'Planck formula'[9] belongs on this list, but also often refers instead to Planck's law[10][11] These various eponyms are far from standard; they are used only sporadically, neither regularly nor very widely. They refer to a formula integral to quantum mechanics, which states that the energy of a photon, E, is proportional to its frequency, ν:
$ E=h\nu $
The constant of proportionality, h, is known as the Planck constant. Several equivalent forms of the relation exist.
The relation accounts for quantized nature of light, and plays a key role in understanding phenomena such as the photoelectric effect, and Planck's law of black body radiation. See also the Planck postulate.
Dit is een paper van Thévenaz dat wellicht meer details geeft:
http://infoscience.epfl.ch/record/161515/files/04598375.pdf
To be continued…
http://www.tuks.nl/ Arend Lammertink
Bijzonder interessant. Het mechanisme waar het om lijkt te draaien heet Brillouin scattering:
http://en.wikipedia.org/wiki/Brillouin_scattering
-:- As described in classical physics, when the medium is compressed its index of refraction changes, and a fraction of the traveling light wave, interacting with the periodic refraction index variations, is deflected as in a three-dimensional diffraction grating. Since the sound wave, too, is travelling, light is also subjected to a Doppler shift, so its frequency changes. -:-
Merk op dat het hier gaat om een mechanische compressie van het medium, en voor zover me nu duidelijk is wordt dit gedaan met behulp van geluidsgolven.
Uit het artikel in mijn vorige post: -:- Among all parametric processes observed in silica, stimulated Brillouin scattering (SBS) turns out to be the most efficient. In its most simple configuration the coupling is realized between two optical waves propagating exclusively in opposite directions in a single mode fibre, through the stimulation by electrostriction of a longitudinal acoustic wave that plays the role of the idler wave in the interaction [4]. This stimulation is efficient only if the two optical waves show a frequency difference giving a beating interference resonant with an acoustic wave (that is actually never directly observed). This acoustic wave in turn induces a dynamic Bragg grating in the fibre core that diffracts the light from the higher frequency wave back into the wave showing the lower frequency. -:-
Interessant detail is dat het hier gaat om silica. Dit is natuurlijk gewoon glas, maar het is wel een silicium oxide en silicium is een halfgeleider. En wat hier gebruikt wordt is de kristallijne vorm:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Siliciumdioxide
-:- Silicium(di)oxide of silica is het bekendste oxide van silicium.
In de natuur komt het in diverse vormen voor, zowel in kristallijne als niet-kristallijne (amorfe) vorm. Kwarts is een voorbeeld van kristallijn silica, andere voorbeelden zijn cristobaliet en tridymiet. Opaal is een voorbeeld van amorf silica net als door extreme hitte samengesmolten kwarts (kwartsglas). -:-
Het artikel van Stenner “The speed of information in a ‘fast-light’ optical medium” over group velocity, etc. kan hier gevonden worden:
http://www.phy.duke.edu/research/photon/qelectron/pubs/StennerNatureFastLight.pdf
Een heel klein voorbeeld van hoe het er nu echt bij staat bij de gevestigde tijdschriften is dit stukje uit het abstract van het artikel van Stenner, nota bene in Nature:
Nu is de group velocity v_g dus de snelheid van de omhullende van een zich voortplantend signaal, waar normaal gesproken de informatie in zit. Wikipedia heeft een leuk plaatje met een animatie waarbij de groep snelheid negatief is ten opzichte van de fase snelheid, de draaggolf:
http://en.wikipedia.org/wiki/Group_velocity
De draaggolf (fase snelheid) beweegt naar links, de omhullende (groep snelheid) beweegt naar rechts.
En nu krijgt Nature het dus voor elkaar een artikel te publiceren waarin beweerd wordt dat een negatieve groepssnelheid een schending van causaliteit zou zijn. Want het signaal bevindt zich eerder op de “uitgang” dan op de “ingang”. Dit zijn toch gewoon denkfouten van Sesamstraat niveau?
Ik bedoel: als de omhullende de andere kant op beweegt dan de draaggolf, dan gaat die omhullende toch gewoon van de andere kant je glasvezel IN en komt er aldus enige tijd later weer UIT en wel aan de kant die je vanuit de draaggolf als INgang ziet. Maar het ding beweegt dus gewoon achteruit t.o.v. de voortbeweging van de draaggolf en dus bevindt hij zich eerst op het einde dat je vanuit de draaggolf gezien als uitgang bestempelt en pas later op het einde dat je vanuit de draaggolf bezien als ingang bestempelt…
Stenner et al
http://en.wikipedia.org/wiki/Dispersion_%28optics%29
When we take a look at the WikiPedia page on group velocity, we find a picture which shows the group velocity as the velocity of the signal as in an AM modulated signal on a carrier wave:
Not that in this picture, the "carrier wave" moves from right to left, and the "AM" signal from left to right. So, this is what a negative group velocity would like of we were capable of creating such a signal with radio waves, which would require heterodyning of a number of (carrier) waves.
Now let's continue with the optical dispersion page:
So, according to the main stream interpretation, under certain conditions having to do with "resonance" (and thus "heterodyning") an anomaly occurs, which is called "anomalous dispersion".
Now let's get this straight. The anomaly is that we get a negative group velocity, which supposedly is no longer an indicator of signal velocity, but it is an accepted fact that it is possible to create a situation whereby the group velocity exceeds c or becomes negative. Now when the group velocity becomes negative, we get something which is considered to be very strange: "a pulse can appear to exit a medium before it enters".
In other words: when we get a negative group velocity, which would normally considered to be the signal velocity, we get the situation that what normally would be considered "the signal" appears FIRST at "the exit" of the medium and some time later at the "entrance" of the medium, which is what you would "normally" expect IF you would consider the group velocity to be equal to the signal velocity. You see, IF the signal velocity equals the negative group velocity, well, then the signal would go the other way as your carrier wave and thus appears FIRST at the "exit" and LATER at the "entrance". Sesame Street level logic, I should think.
So, the anomaly is that signals, when considered along "normal" Sesame Street level logic, can be experimentally shown to propagate FASTER than the speed of light. And THAT is a problem, because according to Einstein's theory, that is impossible. So, what to do? Announce to the world that you have experimental proof that Einstein's theory is incorrect?
http://infoscience.epfl.ch/record/128303/files/ApplPhysLett_87_081113.pdf
Abstract:
We demonstrate a method to achieve an extremely wide and flexible external control of the group velocity of signals as they propagate along an optical fiber. This control is achieved by means of the gain and loss mechanisms of stimulated Brillouin scattering in the fiber itself. Our experiments show that group velocities below 71 000 km/ s on one hand, well exceeding the speed of light in vacuum on the other hand and even negative group velocities can readily be obtained with a simple benchtop experimental setup. We believe that the fact that slow and fast light can be achieved in a standard single-mode fiber, in normal environmental conditions and using off-the-shelf instrumentation, is very promising for a future use in real applications.
Successful experiments to widely control the light group velocity have been widely reported these past few years, 1 showing the possibility to slow the speed of light up to nearly stopping it 2,3 or to achieve group velocity exceeding the vacuum light velocity c. 4,5 Strong negative group velocities have also been demonstrated. 6 But all these experiments use special media like cold atomic gases 4–6 or electronic transitions in crystal- line solids 7 working at well defined wavelengths.
https://en.wikipedia.org/wiki/Brillouin_scattering
Brillouin scattering, named after Léon Brillouin, refers to the interaction of light and material waves within a medium. It is mediated by the refractive index dependence on the material properties of the medium; as described in optics, the index of refraction of a transparent material changes under deformation (compression-distension or shear-skewing).
The result of the interaction between the light-wave and the carrier-deformation wave is that a fraction of the transmitted light-wave changes its momentum (thus its frequency and energy) in preferential directions, as if by diffraction caused by an oscillating 3-dimensional diffraction grating.
If the medium is a solid crystal, a macromolecular chain condensate or a viscous liquid or gas, then the low frequency atomic-chain-deformation waves within the transmitting medium (not the transmitted electro-magnetic wave) in the carrier (represented as a quasiparticle) could be for example:
- mass oscillation (acoustic) modes (called phonons);
- charge displacement modes (in dielectrics, called polarons);
- magnetic spin oscillation modes (in magnetic materials, called magnons).
acoustic mass oscillation == longitudinal dielectric wave :)
[...]
From the perspective of solid state physics, Brillouin scattering is an interaction between an electromagnetic wave and one of the three above-mentioned crystalline lattice waves. The scattering is inelastic i.e. the photon may lose energy (Stokes process) and in the process create one of the three quasiparticle types (phonon, polaron, magnon) or it may gain energy (anti-Stokes process) by absorbing one of those quasiparticle types. Such a shift in photon energy, corresponding to a Brillouin shift in frequency, is equal to the energy of the released or absorbed quasiparticle. Thus, Brillouin scattering can be used to measure the energies, wavelengths and frequencies of various atomic chain oscillation types ('quasiparticles'). To measure a Brillouin shift a commonly employed device called the Brillouin spectrometer is used, the design of which is derived from a Fabry–Pérot interferometer.
[...]
Contrast with Rayleigh scattering
Rayleigh scattering, too, can be considered to be due to fluctuations in the density, composition and orientation of molecules within the transmitting medium, and hence of its refraction index, in small volumes of matter (particularly in gases or liquids). The difference is that Rayleigh scattering involves only the random and incoherent thermal fluctuations, in contrast with the correlated, periodic fluctuations (phonons) that cause Brillouin scattering. Contrast with Raman scattering
Raman scattering is another phenomenon that involves inelastic scattering of light caused by the vibrational properties of matter. The detected range of frequency shifts and other effects are very different compared to Brillouin scattering. In Raman scattering, photons are scattered by the effect of vibrational and rotational transitions in the bonds between first-order neighboring atoms, while Brillouin scattering results from the scattering of photons caused by large scale, low-frequency phonons. The effects of the two phenomena provide very different information about the sample: Raman spectroscopy can be used to determine the transmitting medium's chemical composition and molecular structure, while Brillouin scattering can be used to measure the material's properties on a larger scale – such as its elastic behaviour. The frequency shifts from Brillouin scattering, a technique known as Brillouin Spectroscopy, are detected with an interferometer while Raman scattering uses either an interferometer or a dispersive (grating) spectrometer.
Stimulated Brillouin scattering
For intense beams of light (e.g. laser) travelling in a medium, such as an optical fiber, the variations in the electric field of the beam itself may induce acoustic vibrations in the medium via electrostriction or radiation pressure. The beam may display Brillouin scattering as a result of those vibrations, usually in the direction opposite the incoming beam, a phenomenon known as stimulated Brillouin scattering (SBS). For liquids and gases, the frequency shifts typically created are of the order of 1–10 GHz resulting in wavelength shifts of ~1–10 pm in the visible light. Stimulated Brillouin scattering is one effect by which optical phase conjugation can take place.
https://en.wikipedia.org/wiki/Phonon
In physics, a phonon is a collective excitation in a periodic, elastic arrangement of atoms or molecules in condensed matter, like solids and some liquids. Often designated a quasiparticle,[1] it represents an excited state in the quantum mechanical quantization of the modes of vibrations of elastic structures of interacting particles.
Phonons play a major role in many of the physical properties of condensed matter, like thermal conductivity and electrical conductivity. The study of phonons is an important part of condensed matter physics.
The concept of phonons was introduced in 1932 by Soviet physicist Igor Tamm. The name phonon comes from the Greek word φωνή (phonē), which translates to sound or voice because long-wavelength phonons give rise to sound. Shorter-wavelength higher-frequency phonons are responsible for majority of the thermal capacity of solids.
[...]
Definition
A phonon is a quantum mechanical description of an elementary vibrational motion in which a lattice of atoms or molecules uniformly oscillates at a single frequency.[2] In classical mechanics this designates a normal mode of vibration. Normal modes are important because any arbitrary lattice vibration can be considered to be a superposition of these elementary vibration modes (cf. Fourier analysis). While normal modes are wave-like phenomena in classical mechanics, phonons have particle-like properties too, in a way related to the wave–particle duality of quantum mechanics.
[...]
Acoustic phonons are coherent movements of atoms of the lattice out of their equilibrium positions. If the displacement is in the direction of propagation, then in some areas the atoms will be closer, in others farther apart, as in a sound wave in air (hence the name acoustic). Displacement perpendicular to the propagation direction is comparable to waves in water. If the wavelength of acoustic phonons goes to infinity, this corresponds to a simple displacement of the whole crystal, and this costs zero energy. Acoustic phonons exhibit a linear relationship between frequency and phonon wavevector for long wavelengths. The frequencies of acoustic phonons tend to zero with longer wavelength. Longitudinal and transverse acoustic phonons are often abbreviated as LA and TA phonons, respectively.
Optical phonons are out-of-phase movements of the atoms in the lattice, one atom moving to the left, and its neighbour to the right. This occurs if the lattice basis consists of two or more atoms. They are called optical because in ionic crystals, like sodium chloride, they are excited by infrared radiation. The electric field of the light will move every positive sodium ion in the direction of the field, and every negative chloride ion in the other direction, sending the crystal vibrating. Optical phonons have a non-zero frequency at the Brillouin zone center and show no dispersion near that long wavelength limit. This is because they correspond to a mode of vibration where positive and negative ions at adjacent lattice sites swing against each other, creating a time-varying electrical dipole moment.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Fonon
Een fonon is een gekwantiseerde collectieve trillingswijze van een kristal.
In een kristallijn materiaal zijn de atomen en/of moleculen via wisselwerkingen van wisselende sterkte aan elkaar gekoppeld. In sommige structuren, zoals in diamant, zijn dit sterke covalente bindingen, in andere zoals vast argon (bij lage temperatuur) zijn het slechts zwakke vanderwaalswisselwerkingen. De meeste materialen nemen een tussenpositie in.
In een los molecuul kan men vaak de trillingswijzen van de afzonderlijke bindingen in eerste instantie als een harmonische oscillator beschrijven. Bij grotere moleculen ontstaan er echter trillingswijzen die meerdere atomen en hun bindingen omvatten. Bij een vaste stof moet men in de regel alle atomen van het gehele kristal in hun geheel beschouwen. De natuurlijke trillingswijzen van zo'n systeem kunnen dan het beste in termen van Bloch-functies (sinusoïdale golven) beschreven worden. De golven worden gekenmerkt door een golfvector k in een beschrijving die analoog is aan die van de elektronenbanden van het kristal.
De energie van de trilling E(k) is een functie van de waarde van k en men kan deze functie als een band van trillingswijzen beschouwen. Omdat er meestal meer dan één atoom in een eenheidscel van de structuur zit, zijn er in het algemeen voor iedere waarde van de golfvector een aantal verschillende trillingswijzen met verschillende symmetrie.
Iedere trillingswijze kan afzonderlijk als een gekwantiseerd systeem beschouwd worden. Zo'n kwantum wordt fonon genoemd. Omdat fononen bosonen zijn kan een bepaalde trillingswijze meer dan een keer tegelijk aangeslagen worden.
"omdat fononen bosonen zijn..."
https://nl.wikipedia.org/wiki/Boson_%28deeltje%29
Een boson (genoemd naar Satyendra Nath Bose) is een deeltje dat een heeltallige spin bezit (0, 1, 2, ...). Dit in tegenstelling tot een fermion, dat een halftallige spin heeft (1/2, 3/2, 5/2, ...).
De volgende deeltjes zijn bosonen:
de ijkbosonen die de vier fundamentele natuurkrachten dragen: Voor het elektromagnetisme het foton Voor de zwakke kernkracht het W-boson en het Z-boson Voor de sterke kernkracht het gluon Voor de zwaartekracht het (nog niet aangetoonde) graviton samengestelde deeltjes met een even aantal fermionen, bijvoorbeeld
mesonen.
Een bijzonder boson is het higgsboson, een boson dat onderdeel is van het standaardmodel van de deeltjesfysica en dat verantwoordelijk zou zijn voor de massa van elementaire deeltjes.
Bosonen kunnen zich, in tegenstelling tot fermionen, in dezelfde kwantumtoestand bevinden en blijken niet te voldoen aan het uitsluitingsprincipe van Pauli. Bosonen voldoen aan de Bose-Einsteinstatistiek en hebben daardoor bijzondere eigenschappen, zoals het kunnen vormen van een Bose-Einsteincondensaat.
Een voorbeeld hiervan is het 4heliumatoom. Dit is een boson, want het bestaat uit een even aantal fermionen. Bij zeer lage temperatuur wordt het helium supervloeibaar. In deze merkwaardige toestand heeft de vloeistof geen viscositeit en geen oppervlaktespanning. Een bekertje met supervloeibaar helium kan daardoor zonder ogenschijnlijke aanleiding leeglopen doordat het helium over de rand kruipt om de toestand met laagste energie op te zoeken.
Bosonen spelen ook een rol in supergeleiding, waar twee elektronen samen een boson vormen, een Cooperpaar.