甲费米冷凝是，在严格的意义上，非常稀的气体由已经经受温度接近绝对零度费米原子组成。这样，在适当的条件下，它们进入超流体阶段，形成物质聚集的新状态。
得益于来自不同大学和机构的物理学家团队，2003年12月16日在美国获得了第一批铁离子冷凝物。该实验使用了约50万个钾40原子，它们经受了可变磁场和5 x 10 -8开尔文的温度。
超导磁体。资料来源：
该温度被认为接近绝对零，并且大大低于星际空间的温度（约3开尔文）。温度的绝对零被理解为0开尔文，等于-273.15摄氏度。因此3开尔文对应于-270.15摄氏度。
一些科学家认为铁离子冷凝物是物质的性别状态。前四个状态是每个人最熟悉的：固体，液体，气体和等离子体。
以前，当实现硼原子的凝聚时，已经获得了物质的第五种状态。第一个冷凝物是在1995年由非常稀的rub 87气体冷却至17 x 10 -8开尔文产生的。
低温的重要性
原子在接近绝对零的温度下的行为会非常不同，这取决于其固有角动量或自旋的值。
这将粒子和原子分为两类：
-玻色子，即具有整数自旋（1、2、3，…）的玻色子。
-费米子，具有半整数自旋（1 / 2、3 / 2、5 / 2…）。
玻色子没有任何限制，因为它们中的两个或多个可以占据相同的量子态。
另一方面，费米子符合保利排除原理：两个或更多个费米子不能占据相同的量子态，或者换句话说：每个量子态只能有一个费米子。
玻色子和费米子之间的这种根本区别使铁离子性冷凝物比玻色子更难获得。
为了使费米子占据所有较低的量子能级，必须使它们事先成对排列，以形成具有玻色子行为的所谓“库珀对”。
历史，基础和财产
早在1911年，当Heike Kamerlingh Onnes用液态氦作为制冷剂研究极低温下的汞电阻时，他发现温度达到4.2 K（-268.9摄氏度）时，汞电阻突然降至零。 。
发现第一个超导体的方式出乎意料。
HK Onnes在不知不觉中设法将所有的导电电子放到了最低的量子水平上，这实际上是不可能的，因为电子是费米子。
电子有可能传递到金属内部的超流体相，但由于它们具有电荷，因此会导致电荷流动，其粘度为零，因此电阻为零。
HK Onnes自己在荷兰的莱顿发现，当温度达到2.2 K（-270.9摄氏度）时，用作制冷剂的氦气变得过流。
不知不觉中，HK Onnes首次成功地将氦原子聚集在一起，用他将汞冷却到最低量子水平。顺便说一句，他还意识到当温度低于某个临界温度时，氦气进入了超流体相（零粘度）。
超导理论
氦4是玻色子，其行为如此，这就是为什么有可能从正常液相变为超流体相的原因。
然而，这些都不被认为是铁离子或硼离子的冷凝物。在超导性的情况下，像电子一样，费米子也位于汞的晶格内。对于超流氦，它已经从液相转移到了超流相。
关于超导性的理论解释随后出现。它是1957年开发的著名的BCS理论。
该理论指出，电子与晶格相互作用形成对，而不是排斥，相互吸引，形成充当玻色子的“库珀对”。这样，只要温度足够低，整个电子就可以占据最低的能量量子态。
如何产生费米子冷凝物？
合法的费米子或玻色子冷凝物必须从由费米子或硼原子组成的非常稀的气体开始，然后对其进行冷却，使其粒子全部进入最低量子态。
因为这比获得玻色子冷凝物复杂得多，所以直到最近才创建了这些类型的冷凝物。
费米子是具有整个自旋一半的粒子或粒子团。电子，质子和中子都是½自旋粒子。
氦3（两个质子和一个中子）的原子核像费米子。钾40的中性原子具有19个质子+ 21个中子+ 19个电子，这些电子加起来为奇数59，因此它表现为费米子。
介体颗粒
相互作用的中介粒子是玻色子。在这些粒子中，我们可以命名为：
-光子（电磁介体）。
-胶子（强核相互作用的介体）。
-玻色子Z和W（核相互作用弱的介体）。
-重力（重力相互作用的媒介）。
复合玻色子
复合玻色子包括：
-氘核（1个质子和1个中子）。
-氦4原子（2个质子+ 2个中子+ 2个电子）。
每当中性原子的质子，中子和电子的总和产生整数时，其行为将是玻色子。
如何获得铁离子缩合物
在获得费米子冷凝物的前一年，已经形成了带有铁离子原子的分子，这些分子形成了像玻色子一样紧密耦合的对。但是，这不被认为是纯的铁离子冷凝物，而是类似于硼的冷凝物。
但是，2003年12月16日，来自科罗拉多州博尔德市JILA实验室的Deborah Jin，Markus Greiner和Cindy Regal的研究小组完成的工作是在气体中形成成对的单个铁离子原子的缩合物。
在这种情况下，这对原子不会形成分子，而是以相关的方式一起移动。因此，总体上，这对铁离子原子充当玻色子，因此已经实现了它们的缩合。
为了实现这种冷凝，JILA团队从具有40个钾原子（费米子）的气体开始，该气体被限制在300纳开尔文的光阱中。
然后，通过一种称为“费斯巴赫共振”的现象，使该气体受到振荡磁场的作用，以改变原子之间的排斥相互作用，并将其转变为有吸引力的原子。
适当地调节磁场的参数使原子有可能形成库珀对而不是分子。然后继续冷却以获得铁离子冷凝物。
应用与实例
为实现铁离子缩合物而开发的技术（其中几乎几乎是单个地操纵原子）将使量子计算以及其他技术得到发展。
它还将提高对超导性和超流动性等现象的理解，使新材料具有特殊性能。此外，已经发现，通过形成库珀对，在分子的超流体与常规分子之间存在中间点。
超冷原子的操纵将使我们能够了解这两种产生超流体的方式之间的差异，这肯定会导致高温超导性的发展。
实际上，今天有超导体，尽管它们在室温下不工作，但在液氮的温度下却能工作，这相对便宜且易于获得。
将铁离子冷凝物的概念扩展到原子费米气体之外，可以发现许多例子，其中费米共同占据了低能量子能级。
如前所述，第一个是超导体中的电子。这些是成对排列的费米子，在低温下占据最低的量子能级，表现出集体的类似玻色子的行为，并降低了粘度和零电阻。
低能态的费米离子族的另一个例子是夸克缩合物。氦3原子也是一个费米子，但在低温下会形成两个原子像玻色子的库珀对，并表现出超流体行为。
参考文献
- K Goral和K Burnett。铁离子首先用于冷凝物。从以下网站恢复：physicsworld.com
- M Grainer，C Regal，D Jin。费米冷凝物。取自：users.physics.harvard.edu
- P罗杰斯和B杜美。费米子冷凝物首次亮相。摘自：physicsworld.com。
- Wikiwand。铁离子冷凝物。从Wikiwand.com恢复
- Wikiwand。铁离子冷凝物。从Wikiwand.com恢复