Fermi kondensaat

Fermi kondensaat on identsete fermionide süsteemi ülivoolav agregaatolek ülimadalal temperatuuril. Laetud fermionide (või bosonite) puhul avaldub ülivoolavus ülijuhtivusena. Fermi kondensaadid põhinevad elektronidel ülijuhtides, prootonitel ja neutronitel aatomituumades või neutrontähtedes, samuti heelium-3 aatomitest koosnevas vedelikus ja sügavkülmutatud aatomitega aatomilõksudes.

Fermi kondensaadi tekkimine seletub üldiselt sellega, et vastastikmõju tõttu moodustavad iga kaks fermioniolekut paari, mis toimib kui boson. Fermi kondensaati saab seetõttu tõlgendada nende fermionipaaride Bose-Einsteini kondensaadina. Tegelikult on Fermi vedelik (fermionide tavaline olek madalal temperatuuril) ebastabiilne tingituna väikesest tõmbejõust fermionide vahel, stabiilne olek ongi fermionide kondensaat. Seetõttu esineb ülivoolav faas väga erinevates fermionisüsteemides.

Üks kondesaadi saamise võimalus on, et aatomilõksus moodustavad fermioonsed aatomid paarikaupa molekulid, mis käituvad kui bosonid. Selliste molekulide Bose-Einsteini kondensaate said esmakordselt 2003. aastal peaaegu samaaegselt töörühmad, mida juhtisid Rudolf Grimm Innsbrucki Ülikoolist ja Deborah Jini Ameerika riiklikust standardi- ja tehnoloogiainstituudist.

Erinevalt molekulide moodustumisest kahest fermionist on ka mõeldav, et kaks fermioni interakteeruvad suuremate vahemaade tagant, nagu leiab aset näiteks ülijuhtides elektronide (Cooperi paaride) analoogsel juhul. Esimesed sammud selles suunas tehti 2004. aastal Deborah Jini töörühmas kaaliumi aatomite ülikülma gaasiga. Samasugusel toimel põhineb ka heeliumi isotoobi ³He ülivoolavus.

Kõik need nähtused on võimalikud ainult ülimadalatel temperatuuridel.