Ферміонний конденсат — стан речовини надплинної фази, що досягається шляхом охолодження до наднизьких температур. Ферміонний конденсат дуже схожий на конденсат Бозе — Ейнштейна. Єдина відмінність між ними в тому, що конденсати Бозе-Ейнштейна складаються з бозонів, які пов'язані між собою групами або згустками. Ферміони ж не взаємодіють між собою, адже, за звичайних умов, підкорюються принципу виключення Паулі, який стверджує, що вони не можуть об'єднуватися в одному квантовому стані.
Ферміонний конденсат |
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHhMekUzTDBabGNtMXBiMjVwWTE5amIyNWtaVzV6WVhSbFgzQmxZV3N1YW5Cbkx6STBOWEI0TFVabGNtMXBiMjVwWTE5amIyNWtaVzV6WVhSbFgzQmxZV3N1YW5Cbi5qcGc=.jpg)
Історія відкриття
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTlpTDJKa0wwUmxZbTl5WVdoZlV5NWZTbWx1WHlVeU9EVTVOREExTURZek1Ea2xNamt1YW5Cbi5qcGc=.jpg)
Ферміонний конденсат був відкритий [en] та її командою 2003 року. Для цього вони охолодили 500 тисяч атомів калію до температури 5 × Кельвін в змінному магнітному полі. У цих експериментах змінне магнітне поле впливало на ферміонні атоми, що змушувало їх об'єднатися в бозонні молекули. Ферміони мають напівцілий спін (1/2, 3/2, 5/2 тощо.), В той час як у бозонів спін цілочисельний (1, 2, 3 тощо.). Спіни двох частинок з'єднуються, тому молекула, яка містить два ферміонні атоми, перетворюється в бозон. Однак навіть якщо два ферміони і не пов'язані в одну молекулу, а просто рухаються разом корельованим чином, тобто утворивши куперівську пару, то вони поводитимуться подібно до бозона і піддаватимуться конденсації Бозе — Ейнштейна.
Для отриманні наднизької температури, необхідної для цього експерименту, було використано комплексний вплив на газ за допомогою лазерного випромінювання і магнітного поля. Коли атоми знаходяться в магнітній пастці, зміна їхньої температури може контролюватися з точністю до стомільярдних часток Кельвіна. Для лазерного охолодження найкраще підходять метали з першої групи таблиці Менделєєва. І найбільший успіх був досягнутий в роботі з літієм і калієм. Використовуючи цей метод, команда Джин змусила окремі пари ферміонів взаємодіяти між собою знову і знову. Дебора Джин підозрює, що подібний процес сполучення ферміонів є проявом надплинності. Зважаючи на це, вона робить припущення, що ферміонні конденсати будуть текти не маючи в'язкості.
Подібність до конденсату Бозе — Ейнштейна
Як і конденсатам Бозе — Ейнштейна, ферміонним конденсатам властива когезія, тобто зчеплення частинок, що їх складають, у єдине ціле. Конденсати Бозе-Ейнштейна та ферміонні конденсати є техногенними станами речовини. Частинки, що утворюють ці речовини, необхідно штучно охолоджувати до наднизьких температур, щоб вони отрималии свої властивості. Однак ферміонні конденсати досягли навіть нижчих температур, ніж конденсати Бозе — Ейнштейна.
Надпровідність і ферміонні конденсати
Ще одним явищем, яке пов'язане із ферміонним конденсатом, є надпровідність. Вона викликає значний науковий інтерес, оскільки може використовуватись для добування дешевшої та чистішої електроенергії, а також — для живлення (левітуючих потягів) та суден на повітряній подушці.
Однак це стане можливим лише в тому випадку, якщо вчені зможуть створити або відкрити матеріали, які стануть надпровідниками за кімнатної температури. Наразі ж вчені можуть працювати з надпровідниками лише за температури близько -135 °C. Проте команда Дебори Джин вважає, що заміна спарених електронів на спарені ферміони дозволить створити надпровідник, що працюватиме за кімнатної температури.
Примітки
- . Physics World (брит.). 28 січня 2004. Архів оригіналу за 27 листопада 2020. Процитовано 2 листопада 2020.
- (брит.). 29 січня 2004. Архів оригіналу за 5 листопада 2020. Процитовано 2 листопада 2020.
- . science.nasa.gov. Архів оригіналу за 2 квітня 2019. Процитовано 2 листопада 2020.
- swenson (28 січня 2004). . NIST (англ.). Архів оригіналу за 19 жовтня 2020. Процитовано 2 листопада 2020.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет