Os férmions são partículas elementares onipresentes. Eles abrangem de elétrons em metais, aos prótons e nêutrons nos núcleos e aos quarks no nível subnuclear. Avançar, eles possuem um grau de liberdade intrínseco chamado spin com apenas duas configurações possíveis, para cima ou para baixo. Em um novo estudo publicado em EPJ B , os físicos teóricos exploram a possibilidade de controlar separadamente as populações de spin para cima e para baixo de um grupo de férmions em interação. Sua teoria detalhada que descreve o desequilíbrio da população de spin pode ser relevante, por exemplo, para o campo da spintrônica, que explora populações de spin polarizadas.
Misturas de partículas de Fermi desequilibradas ocorrem em matérias como, por exemplo, semicondutores colocados em um campo magnético, em matéria nuclear, e no plasma de estrelas de nêutrons, que combina as subpartículas elementares quarks e glúons. Pierbiagio Pieri e Giancarlo Calvanese Strinati, da Universidade de Camerino, Itália, focado em um sistema de férmions em interação onde as populações de spin para cima e para baixo estão desequilibradas. Eles estenderam a prova de um teorema que foi originalmente concebido para a teoria exata de um líquido de Fermi com populações iguais de spin para cima e para baixo, chamado teorema de Luttinger, a esses sistemas desequilibrados.
As observações experimentais anteriores envolveram controlar separadamente o número de férmions com um determinado spin, levando a um movimento livre sem viscosidade nas partículas de gás, atingindo um estado superfluido. O trabalho de Wolfgang Ketterle e seu grupo no MIT, EUA, Em 2008, também demonstrou que a diferença entre duas populações de spin pode ser tão grande que a superfluidez é destruída e o sistema permanece normal mesmo em temperatura zero.
Por sua vez, este último trabalho teórico apresenta uma restrição que é a chave para cálculos numéricos para sistemas quânticos de muitos corpos tão grandes, ou seja, que os raios das duas esferas de Fermi, que caracterizam os sistemas não interagentes de férmions spin-up e spin-down, são preservados separadamente quando a interação entre os férmions spin-up e spin-down é iniciada.
