چگال فرمیونی

چگال فرمیونی  حالتی از ماده که «دبورا اس جین» (Deborah S. Jin) از دانشگاه کلورادو با گروهش در اواخر پاییز ۱۳۸۲، موفق به کشف این شکل تازه ماده شده‌است، می‌گوید: «وقتی با شکل جدیدی از ماده روبرو می‌شوید، باید زمانی را صرف شناخت ویژگی هایش کنید. آنها این ماده تازه را با سرد کردن ابری از پانصد هزار اتم پتاسیم با جرم اتمی ۱۰۸ تا دمایی کمتر از یک میلیونیم درجه پایین تر از صفر مطلق پدیدآوردند. این اتمها در چنین دمایی به همراه گرانروی جریان می‌یابند و این، نشانه ظهور ماده‌ای جدید بود. در دماهای پایین‌تر چه اتفاقی می‌افتد؟ هنوز نمی‌دانیم.»

ماده چگال فرمیونی بسیار شبیه ماده چگالش بوز-اینشتین (BDSM) است. ذرات بنیادی و اتم ها در طبیعت می‌توانند به شکل بوزون یا فرمیون باشند. یکی از تفاوت های اساسی میان آنها حالت های کوانتومی غیر مجاز برای ذرات است. تعداد زیادی بوزون نمی‌توانند در یک حالت کوانتومی باشند، مثلاً انرژی، اسپین و … آنها یکی باشد، اما مطابق اصل طرد پائولی، دو فرمیون می‌توانند همزمان حالتهای کوانتومی یکسان داشته باشند.

برای همین، مثلاً در آرایش اتمی، الکترون ها که فرمیون هستند، نمی‌توانند همگی در یک تراز انرژی قرار گیرند. در هر اوربیتال تنها دو الکترون که اسپین‌های متفاوت داشته باشند، جا می‌گیرد و الکترونهای بعدی باید به اوربیتال دیگری با انرژی بالاتر بروند؛ بنابراین اگر فرمیون ها را سرد کنیم و انرژی آنها را بگیریم، ابتدا پایین‌ترین تراز انرژی پر می‌شود، اما ذره بعدی باید به ترازی با انرژی بالاتر برود.

وجود ماده چگال فرمیونی همانند ماده چگال بوز- اینشتین سالها قبل پیش‌بینی شده و خواص آن محاسبه شده بود، اما رسیدن به دمای نزدیک به صفر مطلق که برای تشکیل این شکل ماده لازم است تاکنون ممکن نشده بود. هر دو از فرورفتن اتمها در دماهایی بسیار پایین ساخته می‌شوند. اتمهای BEC بوزون هستند و اتمهای ماده چگال فرمیونی، فرمیون.

 جستارهای وابسته 
 پلاسما
 چگالش فرمیون

 منابع 

رده:اختراع‌های آمریکایی
رده:فازهای کوانتومی
رده:فازهای ماده
رده:فیزیک ماده چگال
رده:ماده کوارک
رده:ماده نامتعارف
رده:نظریه میدان کوانتومی