首页 . 理学 . 物理学 . 凝聚态物理学 . 理论和计算凝聚态物理 . 宏观量子现象

量子液体

/quantum liquid/
条目作者王垡

王垡

最后更新 2022-01-20
浏览 155
最后更新 2022-01-20
浏览 155
0 意见反馈 条目引用

一类低温下的宏观物相。其组成粒子的量子统计效应对于宏观物性具有不可忽略的影响。

英文名称
quantum liquid
所属学科
物理学

为了使粒子显示出量子效应,该系统的温度应该低到使粒子的热德布罗意波长大于粒子间的平均距离;为了表现粒子的全同性,该系统不能处于粒子难以交换的固态物相,而应该是液体(或气体)。凝聚态体系中重要的量子液体包括超流液态氦-4和超流液态氦-3。此外,固体材料中电子形成的费米液体和超导态也可以认为是量子液体。

对量子液体的研究始于20世纪上半叶发现的超导电性和超流动性。此后对于这类体系有许多重要的微观和唯象理论工作,如玻色-爱因斯坦凝聚的理论、超导的BCS理论、朗道的超流唯象理论、朗道的费米液体理论等。

通常所说的量子液体包括玻色-爱因斯坦凝聚体、玻色子超流体、费米子配对后形成的超流体、带电费米子配对后形成的超导体等物相。

玻色-爱因斯坦凝聚体通常指无相互作用玻色子在低温下形成的一种宏观量子态,其中有宏观数量的玻色子占据了相同的单粒子基态。应该注意的是在严格意义下,无相互作用玻色子的玻色-爱因斯坦凝聚体并不是超流体,因为它没有有限的临界速度。

超流体通常指相互作用玻色子在低温下形成的类似玻色-爱因斯坦凝聚体的一种量子液体(如超流液态氦-4),其中也有宏观数量的玻色子占据了相同的单粒子态,而且这个液体物相的黏滞系数为零,可以在一定的临界速度之下相对容器壁保持无耗散的稳恒流动。但是当流速超过临界速度时会出现量子涡旋而产生耗散。

费米子配对后形成的超流体(如超流液态氦-3)或超导体可以近似认为是费米子形成的库珀对作为复合玻色子构成的超流体。除上述超流体的特性以外,费米子超流或超导还具有费米子型的元激发即博戈留波夫准粒子。带电费米子形成的超导体还具有迈斯纳效应。

因为冷原子技术的发展,现已可以通过精细调控温度、相互作用等条件在冷原子气体中实现玻色-爱因斯坦凝聚等人工量子液体。这方面的实验研究为量子液体这个课题提供了新的发展方向。

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!