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词条创建者 骄阳似火

费米液体理论

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费米液体理论是相互作用费米粒子的理论模型,描述了许多金属在足够低的温度下的正常状态。这里,多体粒子之间的相互作用不必太小。费米液体现象在1956年苏联物理学家朗道引入通过,之后阿列克谢阿布里科索夫伊萨克Karatonikofu费曼图使用微扰理论是由开发。费米液体理论解释了为什么相互作用的费米粒子系统的某些性质与费米气体(非相互作用的费米粒子)非常相似,以及为什么其他性质不同。

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费米液体理论应用的重要例子包括金属中的电子和液氦3。液态氦3在低温下(不是超流体)是费米液体。氦3是同位素,单位原子中有两个质子,一个中子和两个电子。因此,由于原子核中存在奇数个费米子,因此原子本身就是费米子。(超导不)正常金属电子细胞核核子质子中子)也费米液体。 钌酸锶强相关的物质是示出了一些费米液体的性质的,铜氧化物高温超导体相比较

与费米气体的区别

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与非相互作用费米气体有以下区别。

能源

多粒子系统的能量不仅是所有占据状态的单粒子能量之和。线性项的贡献对应于重新归一化的单个粒子能量,并且包括粒子有效质量的变化。二次项对应于准粒子之间的某些“平均场”相互作用,并通过所谓的Landau Fermi流体参数进行参数化,以确定费米液体中的密度振荡(或自旋密度振荡)行为。这些平均场相互作用不会引起准粒子散射(不同动量状态之间的过渡)。

相互作用费米流体质量的重新归一化可以通过**性原理多体计算来确定。在二维均质电子气中GW计算量子蒙特卡洛方法用于计算准粒子有效质量。

比热和可压缩性

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比热可压缩性自旋磁化率等的定量行为(温度相关性等)与费米气体相同,但幅度变化很大(有时很大)。

互动

除了平均场相互作用外,准粒子之间还存在一些弱相互作用,从而导致了准粒子之间的散射。因此,准粒子的寿命是有限的。但是,在费米表面上的能量足够低的情况下,寿命非常长,并且激发能与寿命(以频率表示)的乘积远大于1。从这个意义上讲,准粒子的能量得到了很好的定义。(在相反的限制中,不确定性原理会阻止对能量进行很好的定义。)

结构

“裸”粒子的格林函数是费米气体格林函数(与准粒子相反)(在这种情况下,给定动量的频率空间格林函数为它类似于增量功能。在状态密度下的增量函数具有一个宽度,该宽度由准粒子寿命给出。同样,与准粒子格林函数相反,它的权重(频率积分)是准粒子权重因子。总重量的其余部分处于宽泛的“非相干背景”中,对应于在短时间内与费米子相互作用的强烈影响。

发行

与准粒子相反,费米表面上零度动量状态下粒子的分布是不连续的,但不会从1降到0,并且阶跃为{\ displaystyle Z}只。

电阻率

金属的低温电阻率由电子-电子散射和umclapp散射共同控制。在费米液体中,通过这种机理的电阻率是它随着变化。尽管它仅发生在与晶格的结合中,但通常被用作费米液体行为的实验确认(以及比热的线性温度依赖性)。在某些情况下,不需要umklapp散射。

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