Kondensat Fermionik

Perbedaan antara fermion dan boson

Boson dan fermion adalah partikel subatomik (potongan materi yang lebih kecil dari atom). Perbedaan antara boson dan fermion adalah jumlah elektron, neutron, dan / atau proton atom. Sebuah atom terdiri dari boson jika memiliki jumlah elektron genap. Atom terdiri dari fermion jika memiliki jumlah elektron, neutron, dan proton ganjil. Contoh boson adalah gluon. Contoh fermion adalah kalium-40, yang digunakan Deborah Jin sebagai awan gas. Boson dapat membentuk gumpalan dan tertarik satu sama lain, sedangkan fermion tidak membentuk gumpalan. Fermion biasanya ditemukan dalam string lurus karena mereka saling tolak-menolak. Ini karena fermion mematuhi prinsip eksklusi Pauli, yang menyatakan bahwa mereka tidak dapat berkumpul bersama dalam keadaan kuantum yang sama.

Ini adalah model standar partikel elementer, biasanya disebut sebagai Model Standar saja.

Kemiripan dengan kondensat Bose-Einstein

Seperti kondensat Bose-Einstein, kondensat fermi akan menyatu (tumbuh bersama menjadi satu kesatuan) dengan partikel-partikel yang membentuknya. Kondensat Bose-Einstein dan kondensat fermi juga merupakan keadaan materi buatan manusia. Partikel-partikel yang membuat keadaan materi ini harus didinginkan secara artifisial, untuk memiliki sifat-sifat yang mereka lakukan. Namun, kondensat fermi telah mencapai suhu yang lebih rendah daripada kondensat Bose-Einstein. Selain itu, kedua keadaan materi tersebut tidak memiliki viskositas, yang berarti bahwa mereka dapat mengalir tanpa berhenti.

Helium-3 dan fermion

Menciptakan kondensat fermi sangat sulit. Fermion mematuhi prinsip eksklusi, dan mereka tidak tertarik satu sama lain. Mereka saling tolak-menolak. Jin dan tim penelitinya menemukan cara untuk menggabungkan mereka bersama-sama. Mereka menyesuaikan dan menerapkan medan magnet pada fermion anti-sosial, sehingga mereka mulai kehilangan sifat-sifatnya. Fermion-fermion tersebut masih mempertahankan sebagian karakter mereka, tetapi berperilaku sedikit seperti boson. Dengan menggunakan ini, mereka mampu membuat pasangan fermion yang terpisah bergabung satu sama lain berulang kali. Jin menduga bahwa proses berpasangan ini sama pada Helium-3, yang juga merupakan superfluida. Berdasarkan informasi ini, mereka dapat berhipotesis (membuat tebakan terdidik) bahwa kondensat fermionik akan mengalir tanpa viskositas juga.

Superkonduktivitas dan kondensat fermionik

Fenomena terkait lainnya adalah superkonduktivitas. Dalam superkonduktivitas, elektron berpasangan dapat mengalir dengan viskositas 0. Ada cukup banyak minat dalam superkonduktivitas, karena ini bisa menjadi sumber listrik yang lebih murah dan bersih. Superkonduktivitas juga bisa digunakan untuk menggerakkan kereta api yang melayang dan mobil hover.

Tetapi ini hanya bisa terjadi jika para ilmuwan bisa menciptakan atau menemukan bahan yang bersifat superkonduktor pada suhu kamar. Bahkan, Hadiah Nobel akan diberikan kepada orang yang berhasil membuat superkonduktor suhu kamar. Saat ini, masalahnya adalah, para ilmuwan harus bekerja dengan superkonduktor pada suhu sekitar -135 °C. Ini melibatkan penggunaan nitrogen cair dan metode lain untuk membuat suhu yang sangat dingin. Ini tentu saja merupakan pekerjaan yang membosankan, itulah sebabnya para ilmuwan lebih suka menggunakan superkonduktor pada suhu kamar. Tim Ibu Jin berpikir bahwa mengganti elektron berpasangan dengan fermion berpasangan akan menghasilkan superkonduktor suhu kamar.

Superkonduktivitas. Ini adalah Efek Meissner.