Ферми-жидкость: различия между версиями

'''Ферми-жидкость''' собирательное название для квантовомеханической жидкости состоящей из фермионов[[фермион]]ов, которые подвержены определённым физическим условиям, а именно система должна быть при достаточно низкой температуре и обладать [[трансляционная инварианность|трансляционной инварианностью]]. Взаимодействие между частицами в многочастичной системе не обязательно должно быть малым (например, электроны в металле). [[Феноменологическая теория]] Ферми-жидкости, корорую развил русский физик [[Ландау, Лев ДаниловичДавидович|Л. Д. Ландау]] в [[1956]] году, объясняет почему некоторык свойства взаимодействующей электронной системы подобны тем же свойствам электронного газа (то есть невзаимеодействующим фермионам),и почему другие свойства различаются.

Жидкий He-3 является ферми-жидкостью при низких температурах (но не достаточно низких, чтобы стать сверхтекучей фазой). Из-за нечётного сисла фермионов в атоме, сам атом тоже становится фермионом. Электроны в нормальном металле[[металл]]е (не сверхпроводящем) также представляют собой ферми-жидкость.

Ферми-жидкость качественно аналогична невзаимодействующему Ферми-газу в следующем смысле: динамика системы и [[термодинамика]] при низкоэнергетических возмущенияхвозбуждениях и температурах может быть описана при помощи невзаимодействующих фермионов, так называемых [[квазичастицы|квазичастиц]], каждая из которых несёт тот же [[спин]], [[заряд]] и [[импульс]], что и нормальная частица. Физически это можно представить в самосогласованной картине, когда окружающие частицы искажают движение частицы и она тоже возмущает движение окружающих частиц. Каждое многочастичное возбуждённое состояние системы описывается перечислением всех занятых состояний в импульсном пространстве, также как и для невзаимодействующей системы. В качестве следствия [[теплоёмкость]] Ферми-жидкости растёт линейно с температурой, как для Ферми-газа.

* Энергия многочастичного состояния не выражается суммой энергий одночастичных возбуждений по всем заполненным состояниям. В самом деле в энергии для данного изменения <math>\delta n_k</math> заполненных состояний <math>k</math> сосдержит слагаемые линейные и квадратичные по <math>\delta n_k</math> (для Ферми-газа бывают только линейные по <math>\delta n_k \epsilon_k</math> слагаемые, где <math>\epsilon_k</math> обозначают энергии для одной частицы). Линейнве слагаемые соответствуют перенормированной одночастичной энергии, которая включает, например, изменение [[тензор эффективной массы|эффективной массы]] квазичастиц. КвадраитчыеКвадратичные слагаемые соответствуют усреднённому взаимодействию (среднее поле) между квазичастицами, которое характеризуется так называемым параметром Ферми-жидкости и определяет поведение осцилляций плотности (и спиновой плотности) в Ферми-жидкости. В то же время это взаимодействие не приводит к рассеянию частиц между различными состояниями с определённым импульсом.

* В дополнение к взаимодействию со средним полем некоторое слабое [[рассеяние]] квазичастиц друг на друге остаётся, благодаря слабому взаимодействию между ними, что приводит к конечному времени жизни. Однако для достаточно низкой энергии возбуждения вблизи с поверхностью Ферми [[время жизни]] становится таким, что произведение энергии квазичастицы (делённой на постоянную Планка) и времени жизни много больше единицы. К этом смысле энергия квазичастицы определяется точно, иначе [[соотношение неопределённости]] мешает точно определить энергию.

* [[Функция Грина]] и распределение по импульсам квазичастиц аналогично тем же функциям для фермионов в Ферми-газе (за исключением уширения дельта-пика в функции Грина за счёт конечного времени жизни квазичастиц).