Un condensado fermionic es una fase superfluida formada por las partículas de Fermionic en las temperaturas bajas que es estrechamente vinculado al Bose-Einstein condensado, una fase superfluida formada por los átomos bosonic bajo condiciones similares. Desemejante de los condensados de Bose-Einstein, los condensados fermionic se forman usar los fermios en vez de los bosones. El condensado fermionic lo más temprano posible reconocido describió el estado de los electrones en un superconductor ; la física de otros ejemplos incluyendo trabajo reciente con los átomos fermionic es análoga. El primer condensado fermionic atómico fue creado por el Deborah S. Un condensado quiral es un ejemplo de un condensado fermionic que aparezca en teorías de fermios sin masa con la fractura quiral de la simetría .
Fondo
Superfluidez
Los condensados de Fermionic son un tipo de superfluido. Mientras que el nombre sugiere, un superfluido posee las características flúidas similares a ésas poseídas por los líquidos ordinarios y los gases tal como la carencia una forma definida y de la capacidad de fluir en respuesta a fuerzas aplicadas. Sin embargo, los superfluids poseen algunas características que no aparezcan en materia ordinaria. Por ejemplo, pueden fluir a velocidades bajas sin la disipación de ninguna viscosidad cero de energy-i. A velocidades más altas, la energía es disipada por la formación de vórtices cuantificados, que actúan como " holes" en el medio donde la superfluidez analiza.La superfluidez fue descubierta original en el líquido helium-4, en el 1938, por el Pyotr Kapitsa, el Juan Allen y el Don Misener . Superfluidez en helium-4, que ocurre en las temperaturas debajo de 2.17 El Kelvins (k), se ha entendido de largo para resultar de la condensación de Bose, el mismo mecanismo que produce los condensados de Bose-Einstein. La diferencia primaria entre el helio superfluido y un condensado de Bose-Einstein es que el anterior está condensado de un líquido mientras que este 3ultimo se condensa de un gas .
Superfluids de Fermionic
Es lejos más difícil producir un superfluido fermionic que bosonic, porque el principio de exclusión de Pauli prohíbe los fermios de ocupar el mismo estado de Quantum . Sin embargo, hay un mecanismo bien conocido por el cual un superfluido se puede formar de los fermios. Ésta es la transición BCS, descubierta en el 1957 por el Juan Bardeen, el fabricante de vinos de Leon y el Roberto Schrieffer para describir superconductividad. Estos autores demostraron que, debajo de cierta temperatura, los electrones (cuáles son fermios) pueden aparearse hasta los pares encuadernados de la forma ahora sabidos como el fabricante de vinos aparea mientras las colisiones con el enrejado iónico del sólido no suministren bastante energía para romper los pares del fabricante de vinos, el líquido del electrón podrán fluir sin la disipación. Consecuentemente, se convierte en una superfluida.La teoría de BCS era fenomenal acertada en la descripción de los superconductores. Pronto después de la publicación del papel de BCS, varios teóricos propusieron que un fenómeno similar podría ocurrir en los líquidos compuestos de fermios con excepción de electrones, tales como átomos Helium-3 . Estas especulaciones fueron confirmadas en el 1971, cuando los experimentos se realizaron por el Douglas que la D. Osheroff demostró que helium-3 se convierte en un 0.0025 below superfluido; K. Pronto fue verificado que la superfluidez de helium-3 se presenta de a BCS-como mecanismo. (La teoría de helium-3 superfluido es un poco más complicada que la teoría de BCS de la superconductividad. Estas complicaciones se presentan porque los átomos del helio se rechazan mucho más fuerte que electrones, pero la idea básica es igual.)
Creación de los primeros condensados fermionic
Cuando el Eric Cornell y el Carl Wieman produjeron un condensado de Bose-Einstein de los átomos del rubidio en el 1995, se presentó naturalmente la perspectiva de crear una clase similar de condensado hecha de los átomos fermionic, que formarían un superfluido por el mecanismo de BCS. Sin embargo, los cálculos tempranos indicaron que la temperatura requerida para producir al fabricante de vinos que se aparea en átomos sería demasiado fría alcanzar. En el 2001, Murray Holanda en el JILA sugirió una manera de puentear esta dificultad. Él especuló que los átomos fermionic se podrían engatusar en el apareamiento para arriba sujetándolos a un campo magnético fuerte.En el 2003, trabajando en la sugerencia de Holanda, Deborah Jin en JILA, Rudolf Grimm en la universidad de Innsbruck, y el Wolfgang Ketterle en MIT manejaron engatusar los átomos fermionic en la formación de los bosones moleculares, que entonces experimentaron la condensación de Bose-Einstein. Sin embargo, esto no era un condensado fermionic verdadero. Más adelante ese año, Jin manejó producir un condensado fuera de los átomos fermionic por primera vez. El experimento implicó 500.000 átomos del potasio -40 refrescados a una temperatura de 5× 10−8 K, sujetada a un campo magnético de tiempo variable. Los resultados fueron publicados en la edición en línea de las letras físicas de la revisión en el 2004 del 24 de enero .
Ejemplos
Teoría de BCS
La teoría BCS de la superconductividad tiene un condensado del fermio. Un par de los electrones en un Metal, con vueltas opuestas puede formar un estado encuadernado escalar llamado un par del fabricante de vinos. Entonces, los estados encuadernados ellos mismos forman un condensado. Puesto que el par del fabricante de vinos tiene carga eléctrica, este condensado del fermio rompe la simetría electromágnetica del calibrador de un superconductor, dando lugar a las características electromágneticas maravillosas de tales estados.
QCD
En el chromodynamics (QCD) de Quantum el condensado quiral también se llama el quark del condensado. Esta característica del vacío QCD es en parte responsable de dar masas a los hadrons (junto con otros condensados como el Gluon condensado).
En una versión aproximada QCD, que tiene masas vanishing del quark para los sabores del quark del N hay una simetría quiral exacta del xSU del SU ( N ) ( N ) de la teoría. El vacío QCD rompe esta simetría a SU ( N ) formando un condensado del quark. El condensado del quark es por lo tanto un parámetro de la orden de transiciones entre varias fases de la materia del Quark en este límite.
Esto es muy similar a la teoría BCS de la superconductividad. El fabricante de vinos que los pares son análogos a los mesones seudoescalares sin embargo, el vacío no lleva ninguna carga. Por lo tanto todas las simetrías del calibrador son intactas. Las correcciones para las masas de los Quarks se pueden incorporar usar la teoría de perturbación quiral .
Helium-3 superfluido
Un átomo Helium-3 es un fermio y en las temperaturas muy bajas, forman los pares del fabricante de vinos del dos-átomo que son bosonic y condensan en un superfluido. Estos pares del fabricante de vinos son substancialmente más grandes que la separación interatómica.
Ver también
Superconductividad y la teoría BCS.El vacío QCD y el Gluon condensado.
Materia del Quark, Diquark condensado y el pión condensado.
El quark superior el tecnicolor condensado de y modela.
Nambu-Jona-Lasinio modelo
Modelo Grueso-Neveu
Gaugino condensado
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