Hurra, ein neues Quasiteilchen wurde entdeckt! Das Pi-ton! Und zwar von diesen Leuten hier, an der TU Wien. Warum ist das toll, und was ist ein Quasiteilchen überhaupt? (Thread) 
Was ist eigentlich ein Teilchen? Nur Elementarteilchen? Atome? Moleküle? Der Begriff ist in der Physik etwas komplizierter als man glauben könnte. Schließlich hat uns die Quantenphysik klargemacht, dass Teilchen nicht einfach kleine Kügelchen sind, die in der Gegend herumfliegen.
Man könnte sagen: Ein Teilchen ist etwas, das sich mit Formeln beschreiben lässt, die man zur Beschreibung von Teilchen verwendet. Das klingt etwas nach Zirkelschluss, ist aber pramatisch gesehen durchaus sinnvoll.
Mit der Schrödingergleichung, der wichtigsten Formel der klassischen Quantenphysik, kann man das Verhalten von Elektronen ausrechnen, aber auch das Verhalten von Atomen, die aus vielen Teilchen bestehen. Das Atom ist ein kollektives Teilchen. Kein Problem.
Und dann gibt es noch kompliziertere Teilchenphänomene: Stellen wir uns einen Kristall vor, eine regelmäßige Anordnung von Atomen. Überall sitzt ein Elektron, nur an einer Stelle fehlt eines. Was passiert?
Vom Nachbaratom kann ein Elektron nachrücken, dann wird dort ein Platz frei. Die Fehlstelle, das "Loch", wandert durch den Kristall - und zwar genau so, wie ein Teilchen wandern würde. Daher kann man das Loch als Teilchen beschreiben. Man kann auch "Quasiteilchen" dazu sagen.
So ein Quasiteilchen ist eine Anregung eines großen Systems aus vielen Teilchen, die sich physikalisch als eigenes Teilchen beschreiben lässt. Das klingt etwas abstrakt. Allerdings: Auch gewöhnliche Teilchen wie das Elektron lassen sich nur in Hinblick auf ihre Umgebung verstehen
Elementarteilchen sind auch nur eine "Anregung" des Vakuums. Insofern kann man darüber streiten, ob Elektronen oder Quarks irgendwie "realer" sind als Quasiteilchen. Physikalisch spielt die Unterscheidung keine wirkliche Rolle.
Und ein solches Quasiteilchen wurde nun, ziemlich überraschenderweise, ohne dass danach gesucht worden wäre, an der TU Wien gefunden - das "Pi-ton". Es ist ein Bindungszustand aus Elektronen und Löchern im Kristall, der durch Licht entsteht und am Ende wieder zu Licht wird.
Das ist bemerkenswert, weil ein neues Quasiteilchen natürlich eine ganz neue Welt an möglichen Effekten und Anwendungen eröffnet. Es handelt sich um eine neue Variante, wie Materie und Licht wechselwirken.
Bisher wurde das Quasiteilchen "nur" in Computersimulationen gesehen - allerdings handelt es sich um ein sehr robustet Ergebnis, es sollte nicht schwierig sein, das Ding auch im Experiment zu finden. Das erste Kapitel der "Pi-ton-Physik" wurde geschrieben.
Mehr dazu hier: tuwien.at/tu-wien/aktuel…
