费米子凝聚态（费米子凝聚态举例）

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1、物质有几种状态? 2、物质的凝聚态形式有哪几种 3、费米子是什么？费米子的作用和基本性质 4、费米子凝聚态的简介 5、费米子凝聚态和波色-爱因斯坦凝聚态有什么不同 物质有几种状态?

物质有六种存在形态：固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态。

1、气态物质

气体是指无形状有体积的可压缩和膨胀的流体。气体是物质的一个态。气体与液体一样是流体：它可以流动，可变形。与液体不同的是气体气体分子间距离很大，可以被压缩膨胀。假如没有限制（容器或力场）的话，气体可以膨胀，其体积不受限制。

气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。气态物质的原子或分子的动能比较高。气体形态可过通其体积、温度和其压强所影响。这几项要素构成了多项气体定律，而三者之间又可以互相影响。

2、液态物质

液体的粒子会互相吸引而且离得很近，所以不易将固定体积的液体压缩成更小的体积或是拉大成更大的体积。受热时，液体粒子间的距离通常都会增加，因而造成体积膨胀。当液体冷却时，则会发生相反的效应而使体积收缩。

液体可以溶解某些固体，例如将食盐放入水中，食盐颗粒好像会渐渐消失。其实是因为食盐溶于水后电离出钠离子与氯离子，并均匀分布在水中，形成一种水溶液。此外，液体还可以溶解气体或其他液体。

3、固态物质

固态物质具有固定的形状，液体和气体则没有。想要改变固体的形状，就必须对它施力。例如挤压或拉长可以改变固体的体积，但通常变化不会太大。大部分固体加热到某种程度都会变成液体，若是温度继续升高则会变成气体。

4、等离子态物质

将气体加热，当其原子达到几千甚至上万摄氏度时，电子就会被原子“甩”掉，原子变成只带正电荷的离子。此时，电子和离子带的电荷相反，但数量相等，这种状态称做等离子态。

5、凝聚态物质

玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是科学巨匠爱因斯坦在70年前预言的一种新物态。这里的“凝聚” 与日常生活中的凝聚不同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态（一般是基态）。即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态。

6、费米子凝聚态

根据“费米子凝聚态”研究小组负责人德博拉·金的介绍，“费米子凝聚态”与“玻色-爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态，但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。

“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状态称作“费米子凝聚态”。

物质的守恒定律

1．早期的“质量守恒定律”（质能关系之前）

在化学反应中，参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。这个规律就叫做质量守恒定律。

在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。

2．“能量守恒定律”

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。

3．爱因斯坦的“质能关系”

质能关系将物理学中原来不相干的质量守恒和能量守恒统一起来。在通常的反应中，系统释放出能量，系统内部的质量减小，减小的量是微乎其微的，与其静质量相比小得无法观测。

但在核反应中，这一减小量则明显地表现出来。在裂变反应和聚变反应中，系统的静质量可观地改变，反应释放巨大能量。质能关系是核能释放的理论基础。

4．“信息守恒”

[img]物质的凝聚态形式有哪几种

物质的凝聚态形式，除了我们常见的固态、气态和液态，还有等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态。

这也是物理学上物质的六种存在形态，固态、气态和液态在日常生活中随处可见，这里就不再详述，还是介绍一下其他三种物质形态：

（1）等离子态：电离气体电离到一定程度后，电离气体中每一个带电粒子的运动都会相互影响和制约，整体呈现出电中性，这种气体状态被称为等离子体态。

（2）玻色-爱因斯坦凝聚态：大量原来不同状态的原子突然凝聚到同一状态，但却表现出单个粒子的行为，这种状态称为玻色-爱因斯坦凝聚态，要达到该状态，一方面需要物质达到极低的温度，另一方面还要求原子体系处于气态。

（3）费米子凝聚态：与玻色-爱因斯坦凝聚态都是物质在量子状态下的形态，但在极低温时表现得与玻色-爱因斯坦凝聚态截然相反。

费米子是什么？费米子的作用和基本性质

在一组用相同粒子组成的体系当中，假如这个体系中的一个量子态中只能容纳一个粒子，这个粒子就是费米子，在1937年的时候由物理学家恩利克·费米首次提出，2004年国际知名联合研究小组发现了物质的第六种形态，也就是费米子凝聚态，费米子还可以转化成为玻色子，本站带大家一起了解下。

费米子是什么?

在一组用相同粒子组成的体系当中，假如这个体系中的一个量子态中只能容纳一个粒子，这个粒子就被称之为费米子，两个以上的费米子是不可能出现在相同的量子态中的。

在1937年的时候，量子力学突然兴起，而有一位著名的物理学家提出了这个特别粒子的概念，后来经过漫长的研究，最终确认费米子确实是存在的，这对于量子力学来说是比较伟大的发现了有着比较重要的意义。

费米子的提出者

恩利克·费米出生于1901年，他是比较有名的物理学家，同时也曾经获得过物理的诺贝尔奖。他不管是理论还是在实验方面都有自己的独到之处，这也是现代所有物理学家中比较厉害的人物。

费米子的作用和基本性质

2004年国际知名联合研究小组发现了物质的第六种形态，也就是费米子凝聚态。这算是给人们更好了解物质世界提供了新思路，也有比较重要的意义，即将成为相当重要的科技成果。

每个费米子都是单独存在的，不可能拥有相同的量子态，它的凝聚一直都被认为是不可能的。但是物理学家发现了一个号办法，他们将费米子转化成为玻色子，这也为更好研究创造费米子凝聚态提供了条件。

费米子被延伸发展到很多方面，比如重费米子体系、费米气体模型之类的都是新的研究方向，当然科学是没有止境的。

费米子凝聚态的简介

人类生存的世界，是一个物质的世界。然而，这个世界还有许多人们肉眼看不到的物质。过去，人们只知道物质有三态，即气态、液态和固态。20世纪中期，科学家确认物质第四态，即“等离子体态”。1995年，美国标准技术研究院和美国科罗拉多大学的科学家组成的联合研究小组，首次创造出物质的第五态，即“玻色一爱因斯坦凝聚态”。2004年，这个联合研究小组又宣布，他们创造出物质的第六种形态，即“费米子凝聚态”。

量子力学认为，粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分成两大类：一类是费米子，得名于意大利物理学家费米；另一类是玻色子，得名于印度物理学家玻色。这两类粒子特性的区别，在极低温时表现得最为明显：玻色子全部聚集在同一量子态上，费米子则与之相反，更像是“个人主义者”，各自占据着不同的量子态。“玻色一爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成，其行为像一个大超级原子，而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状态称作“费米子凝聚态”。

费米子凝聚态和波色-爱因斯坦凝聚态有什么不同

人类生存的世界，是一个物质的世界。然而，这个世界还有许多人们肉眼看不到的物质。过去，人们只知道物质有三态，即气态、液态和固态。20世纪中期，科学家确认物质第四态，即“等离子体态”。

“波色-爱因斯坦凝聚态”也叫“第五态”，大量原子的行为像单个粒子一样，原子凝聚到同一种状态。

“费米子凝聚态”又叫“第六态”，是指当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上。

参考资料：

所谓“玻色一爱因斯坦凝聚态”，是科学巨匠爱因斯坦在70 年前预言的一种新物态。为了揭示这个有趣的物理现象，世界科学家为此付出了几十年的努力。 1995年，美国科学家维曼、康奈尔和德国科学家克特勒首先从实验上证实了这个新物态的存在。为此，2001年度诺贝尔物理学奖授予了这3位科学家，以表彰他们在实现“玻色一爱因斯坦凝聚态”研究中作出的突出责献。

“玻色一爱因斯坦凝聚态” 是物质的一种奇特的状态，处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚” 到同一状态，要达到该状态，一方面需要物质达到极低的温度，另一方面还要求原子体系处于气态。华裔物理学家朱棣文，曾因研究出激光冷却和磁阱技术这一有效的制冷方法，而与另两位科学家分享了1997年的诺贝尔物理学奖。“玻色一爱因斯坦凝聚态”所具有的奇特性质，不仅对基础研究有重要意义，在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域，也都有很好的应用前景。

何为“费米子凝聚态”

根据“费米子凝聚态”研究小组负责人德博拉·金的介绍， “费米子凝聚态”与“玻色一爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态，但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。

量子力学认为，粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分成两大类：一类是费米子，得名于意大利物理学家费米；另一类是玻色子，得名于印度物理学家玻色。这两类粒子特性的区别，在极低温时表现得最为明显：玻色子全部聚集在同一量子态上，费米子则与之相反，更像是“个人主义者”，各自占据着不同的量子态。“玻色一爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成，其行为像一个大超级原子，而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状态称作“费米子凝聚态”。

“费米子凝聚态”是如何创造出来的？

科学家们在1995年已成功地通过将具有玻色子特征的原子气体冷却至低温，获得所谓的 “玻色一爱因斯坦凝聚态”。由于没有任何2个费米子能拥有相同的量子态，费米子的凝聚一直被认为不可能实现。去年，物理学家找到了一个克服以上障碍的方法，他们将费米子成对转变成玻色子。这一研究为创造“费米子凝聚态”铺平了道路。

德博拉·金领导的联合研究小组，将具有费米子特征的钾原子气体冷却到绝对零度以上的十亿分之一度，此时钾原子停止运动。绝对零度相当于一273．15℃。试验中，科学家用激光方法远远达不到费米子凝聚所要求的温度。为此，还要把原子放到“磁杯”中进行蒸发冷却。他们将气体约束在真空小室中，并采用磁场和激光使钾原子配对，成功地创造出“费米子凝聚态”。

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