양자 유체

양자 유체는 초플루이드, 초전도체, 초경량 원자 등 거시적 수준에서 양자역학적 효과를 나타내는 모든 시스템을 말한다. 일반적으로 양자 유체는 양자 역학적 효과와 양자 통계적 효과가 모두 유의미한 상황에서 발생한다.

대부분의 물질은 절대 0에 가까운 고체 또는 기체성(저밀도)이다. 그러나 헬륨-4와 헬륨 동위원소 헬륨-3의 경우 헬륨 원자가 경험하는 양자 변동의 진폭이 원자간 거리보다 크기 때문에 절대 0까지 액체 상태를 유지할 수 있는 압력 범위가 있다.

고체 양자 유체의 경우, 그것은 "유체"처럼 행동하는 그것의 전자나 양자의 일부분에 불과하다. 한 가지 두드러진 예는 전자 쌍과 포논으로 구성된 준입자가 보손 역할을 하는 초전도성으로, 그 후 지상으로 붕괴되어 거의 0에 가까운 저항성을 가진 초전류를 형성할 수 있는 것이다.

파생

양자역학적 효과는 드 브로글리 파장의 범위에서 물리학에 있어 중요해진다. 응축된 물질의 경우, 이것은 입자의 드 브로글리 파장이 물질을 구성하는 격자 내의 입자 사이의 간격보다 클 때 입니다. 거대한 입자와 연관된 드 브로글리 파장은

${\displaystyle \lambda ={\frac {h}{p}}}$

여기서 h는 플랑크 상수다. 그 추진력은 기체의 운동 이론에서 찾을 수 있다.

${\displaystyle p=mv_{p}=m{\sqrt {2{\frac {k_{B}T}{m}}}={\sqrt {2mk_{B}T}}$

여기서 온도는 다음과 같이 확인할 수 있다.

${\displaystyle k_{B}T={\frac{p^{2}}{2m}}$

물론 여기서의 모멘텀을 다음과 같은 드 브로글리 파장에서 파생된 모멘텀으로 대체할 수 있다.

${\displaystyle k_{B}T={\frac{h^{2}}:{2m\lambda^{2}}:$

따라서 양자 유체는 > d ${\displaystyle \lambda >d$ 여기서 d는 격자 간격(또는 입자간 간격)인 대략적인 온도 영역에서 나타날 것이라고 말할 수 있다. 수학적으로 이것은 다음과 같이 명시되어 있다.

${\displaystyle k_{B}T={\frac{h^{2}}:{2m\lambda^{2}}<{\frac {h^{2}}:{2md^{2}}:}}$

위의 정의가 입자 밀도, n과 어떻게 관련되는지 쉽게 알 수 있다. 우리는 쓸 수 있다.

${\displaystyle k_{B}T<{\frac {h^{2}}:{2m}n^{\frac {2}{3}}}$

$as{\displaystyle }$ d${\displaystyle }$= ${\displaystyle \frac{{}^{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{3\mathrm{}}^{}}{}}$ ${\$ d$={\frac {1}{n^{3}}}}$ 3차원 격자의 경우$$

위의 온도 제한 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle T}$은 각 시스템에 따른 양자 통계에 따라 의미가$$ 다르지만 일반적으로 시스템이 양자 유체 특성을 나타내는 지점을 가리킨다. 페르미온 시스템의 경우 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle T}$은 초전도도와 같은 현상에 중요한 프로세스가 일어나는 시스템의 페르미 에너지를 추정하는 것이다$$. 보손의 경우 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ T$}$은(는) 보스-아인슈타인 응축 온도를 추정한다$$.

참고 항목

• 보스-아인슈타인 응축수
• 초전도성
• 초유동성
• 클래식 유체
• 액체 헬륨
• 거시 양자 현상
• 위상 순서

참조

1. Lerner, Rita G.; Trigg, George L. (1990). Encyclopedia of Physics. VHC Publishers. ISBN 0-89573-752-3.