페르미 유체

페르미 유체 (Fermi liquid)는 상호작용하는 페르미 입자들로 이루어진 액체 상태를 나타내는 이론적인 모델이다. 실제 액체 헬륨-3이나 금속 내의 전자를 설명하는 데 사용된다. 페르미 유체 이론은 약한 상호작용을 하는 페르미 기체와 성질이 유사하다는 가정하에 구축되었으며, 저온에서의 열적, 전기적 특성을 설명하는 데 효과적이다.

핵심적인 개념은 "준입자(quasiparticle)"이다. 준입자는 상호작용하는 입자들의 복잡한 집단 운동을 기술하기 위해 도입된 개념으로, 페르미 기체의 입자와 유사한 특성을 지니지만, 유효 질량이나 수명 등에서 차이를 보인다. 이러한 준입자들은 페르미-디락 통계를 따르며, 페르미 유체의 저온에서의 물리적 성질을 결정한다.

페르미 유체 이론은 란다우 페르미 유체 이론(Landau Fermi liquid theory)이라고도 불리며, 레프 란다우에 의해 개발되었다. 란다우의 이론은 페르미 유체의 에너지와 운동량 관계, 열용량, 수송 현상 등을 설명하는 데 기여했으며, 응집 물질 물리학의 중요한 이론적 기반이 되었다.

페르미 유체 이론은 모든 액체 상태의 페르미 입자계를 설명할 수 있는 것은 아니다. 강한 상호작용을 하는 계, 예를 들어 고온 초전도체나 쿼크-글루온 플라즈마의 경우에는 페르미 유체 이론의 적용이 어렵다. 이러한 경우에는 다른 이론적 접근법이 필요하다.