Фермиондық конденсат – төмен температурада пайда болатын, суперотказғыштық сипаттағы материя күйі. Электрондар, кварктар және атомдарда кездеседі. Жаңа зерттеулер.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Материяның күйі
State of matter
Фермиондық конденсат (немесе Ферми-Дирак конденсаты) – фермиондық бөлшектердің төмен температурада қалыптасатын суперсұйық фаза. Ол Бозе-Эйнштейн конденсатымен тығыз байланысты, бұл ұқсас жағдайларда бозондық атомдардың суперсұйық фазасын құрайды. Ең алғаш танылған фермиондық конденсат – суперөткізгіштегі электрондардың күйін сипаттады; басқа мысалдардың физикасы, соның ішінде фермиондық атомдармен жүргізілген соңғы зерттеулер де осыған ұқсас. Алғашқы атомдық фермиондық конденсатты 2003 жылы Колорадо Боулдер университетінде Дебора С. Джин басқарыған команда калий-40 атомдарын пайдаланып жасады.
A fermionic condensate (or Fermi–Dirac condensate) is a superfluid phase formed by fermionic particles at low temperatures. It is closely related to the Bose–Einstein condensate, a superfluid phase formed by bosonic atoms under similar conditions. The earliest recognized fermionic condensate described the state of electrons in a superconductor; the physics of other examples including recent work with fermionic atoms is analogous. The first atomic fermionic condensate was created by a team led by Deborah S. Jin using potassium 40 atoms at the University of Colorado Boulder in 2003.
Хиралдық конденсат
Хиральдық конденсат – хиральдық симметрия бұзылуымен массасыз фермиондар теорияларында, мысалы, кванттық хромодинамикадағы кварктар теориясында кездесетін фермиондық конденсаттың бір түрі.
A chiral condensate is an example of a fermionic condensate that appears in theories of massless fermions with chiral symmetry breaking, such as the theory of quarks in Quantum Chromodynamics.
БҚС теориясы
BCS теориясы бойынша, суперөткізгіштікте фермиондық конденсат болады. Металдағы қарама-қарсы спиндерге ие электрон жұбы скалярлық байланысқан күйге, Купер жұбына айналады. Осы байланысқан күйлер өз кезегінде конденсатты құрайды. Купер жұбының электр заряды болғандықтан, бұл фермиондық конденсат суперөткізгіштің электромагниттік өлшемдік симметриясын бұзады, нәтижесінде осындай күйлердің керемет электромагниттік қасиеттері пайда болады.
The BCS theory of superconductivity has a fermion condensate. A pair of electrons in a metal with opposite spins can form a scalar bound state called a Cooper pair. The bound states themselves then form a condensate. Since the Cooper pair has electric charge, this fermion condensate breaks the electromagnetic gauge symmetry of a superconductor, giving rise to the wonderful electromagnetic properties of such states.
QCD
Кванттық хромодинамикада (QCD) хиральдық конденсат кварк конденсаты деп те аталады. QCD вакуумының бұл қасиеті адрондарға масса беруге ішінара жауапты (глюон конденсаты сияқты басқа конденсаттармен бірге). N кварк хош иісі үшін кварк массалары нөлге жуық болатын QCD-нің жуық нұсқасында теорияның нақты хиральдық SU(N) × SU(N) симметриясы бар. QCD вакуумы кварк конденсатын қалыптастыру арқылы осы симметрияны бұзады. Мұндай фермиондық конденсаттың бар екендігі алғаш рет QCD-нің торлы формуласында нақты көрсетілді. Сондықтан кварк конденсаты – бұл жағдайда кварк материясының бірнеше фазалары арасындағы өтулердің реттік параметрі. Бұл суперөткізгіштіктің БКС теориясына өте ұқсас. Купер жұптары псевдоскалярлы мезондарға аналогты. Дегенмен, вакуумда заряд жоқ. Сондықтан барлық өлшеу симметриялары сақталған күйде қалады. Кварктардың массасын ескеру үшін хиральдық бұзылыс теориясын қолдануға болады.
In quantum chromodynamics (QCD) the chiral condensate is also called the quark condensate. This property of the QCD vacuum is partly responsible for giving masses to hadrons (along with other condensates like the gluon condensate). In an approximate version of QCD, which has vanishing quark masses for N quark flavours, there is an exact chiral SU(N) × SU(N) symmetry of the theory. The QCD vacuum breaks this symmetry to SU(N) by forming a quark condensate. The existence of such a fermion condensate was first shown explicitly in the lattice formulation of QCD. The quark condensate is therefore an order parameter of transitions between several phases of quark matter in this limit. This is very similar to the BCS theory of superconductivity. The Cooper pairs are analogous to the pseudoscalar mesons. However, the vacuum carries no charge. Hence all the gauge symmetries are unbroken. Corrections for the masses of the quarks can be incorporated using chiral perturbation theory.
Гелий-3 супертірісі
Гелий-3 атомы фермион болып табылады және өте төмен температурада екі атомдық Купер жұптарын құрайды, олар бозондық және суперсұйықтыққа конденсацияланады. Бұл Купер жұптары атомдар арасындағы қашықтықтан әлдеқайда үлкен.
A helium 3 atom is a fermion and at very low temperatures, they form two atom Cooper pairs which are bosonic and condense into a superfluid. These Cooper pairs are substantially larger than the interatomic separation.