Introduction to Superfluidity: Field-theoretical Approach and Applications

ابر سیال - و ارتباط نزدیک با آن، ابررسانایی - پدیده‌های بسیار عمومی هستند که می‌توانند در مقیاس‌های انرژی بسیار متفاوتی رخ دهند. مکانیسم نظری زیربنایی آنها برای شکست تقارن خود به خودی حتی عمومی‌تر است و در بسیاری از سیستم‌های فیزیکی کاربرد دارد.

در این یادداشت‌های سخنرانی، مقدمه‌ای آموزشی برای رویکرد نظریه میدان به ابرسیالی ارائه شده است. ارتباط با رویکردهای سنتی تر، که اغلب به زبانی متفاوت فرموله می شوند، به دقت توضیح داده شده است تا تصویری منسجم ارائه شود که برای دانشجویان و محققان در تمام زمینه های فیزیک مفید باشد.

پس از معرفی مفاهیم اساسی، مانند مدل دو سیال و حالت گلدستون، موضوعات منتخب تحقیق فعلی مورد بررسی قرار می‌گیرند، مانند متقاطع BCS-BEC و جفت شدن کوپر با لحظه‌ای فرمی نامتناسب.

Superfluidity – and closely related to it, superconductivity – are very general phenomena that can occur on vastly different energy scales. Their underlying theoretical mechanism of spontaneous symmetry breaking is even more general and applies to a multitude of physical systems.

In these lecture notes, a pedagogical introduction to the field-theory approach to superfluidity is presented. The connection to more traditional approaches, often formulated in a different language, is carefully explained in order to provide a consistent picture that is useful for students and researchers in all fields of physics.

After introducing the basic concepts, such as the two-fluid model and the Goldstone mode, selected topics of current research are addressed, such as the BCS-BEC crossover and Cooper pairing with mismatched Fermi momenta.