fermivæske

Materialer er bygget opp av atomer som består av atomkjerner og elektroner. Elektronene vekselvirker med hverandre gjennom blant annet coulombkraften. For å beskrive elektronene i et materiale, kan man til å begynne med, som en grov forenkling, se bort fra coulombkraften. Dette kommer av at elektronene innordner seg i materialet slik at coulombkraften blir skjermet. En slik modell kalles for en fermigass, bestående av frie elektroner som ikke vekselvirker med hverandre.

En bedre beskrivelse av elektroner i bestemte materialer, som for eksempel vanlige metaller, oppnås ved å ta med coulombkraften i den teoretiske modellen for elektronene. En slik modell beskriver da vekselvirkende elektroner. Når vekselvirkningen mellom elektronene i modellen er slik at egenskapene til materialet kvalitativt ikke endrer seg fra en modell uten noen vekselvirkning, sier man at modellen beskriver en fermivæske.

Vekselvirkningene mellom elektronene gjør at de kan bytte hvilken kvantemekanisk tilstand de befinner seg i. Dette beskrives som at et elektron i en bestemt tilstand får en endelig levetid. Etter at levetiden er over, er det en stor sannsynlighet for at elektronet befinner seg i en annen kvantetilstand. I fermivæsker er det likevel en én-til-én korrespondanse mellom partiklene i fermivæsken og partiklene i en fermigass (hvor vekselvirkningen er fraværende).

Elektronene i fermivæsken kalles ofte for kvasipartikler, og kan tenkes på som fri elektroner som har «ikledd seg» nye dynamiske egenskaper på grunn av vekselvirkningen, slik som en modifisert masse og hastighet.

Teorien for fermivæsker ble utviklet av den sovjetiske fysikeren Lev Landau på 1950-tallet.

• fermigass
• elektroner
• Coulombkraft