В. А. Ходель
НИЦ "Курчатовский институт", Москва, 123182
McDonnell Center for the Space Sciences & Department of Physics, Washington University, St.~Louis, MO 63130, USA

В. Р. Шагинян

НИЦ "Курчатовский институт", Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Гатчина, 188300

В статье, опубликованной более 25 лет назад, был введен новый тип фазового перехода и заложен фундамент теории сильно коррелированных ферми-систем, где теория Ландау перестает
работать[1]. Фазовый переход происходит, когда эффективная масса квазичастиц расходится, $M^*\to\infty$, а сами фермионы становится тяжелыми. За точкой перехода возникает
фермионный конденсат (ФК): энергия $\varepsilon(p)$ квазичастиц с импульсами $p_i<p<p_f$ равна химическому потенциалу $\mu$, и спектр становится плоским; здесь $p_i<p_F<p_f$ и $p_F$ является ферми-импульсом [1]. Главное отличие новой теории от стандартной заключалось в том, что в ней импульсное распределение квазичастиц $n(p)$ не совпадает с их
распределением в идеальном ферми-газе, а находится из вариационного условия $\delta E(n)/\delta n(p)=\mu$, что является естественным следствием идеи Ландау, что энергия $E$
ферми-системы является функционалом ее квазичастичного распределения $n(p)$. Исследования Г. Е. Воловика показали, что системы с ФК представляют новый класс ферми-жидкостей,
характеризуемый особым топологическим зарядом, что обеспечивает устойчивость этих систем по отношению к возмущениям [2-4]. Дальнейшие
исследования показали, что ФК появляется в 1D фермионах, захваченных в ядрах квантованных вихрей и возникающих, например, в сверхтекучем $\rm ^3He$, и ФК приводит к сверхпроводимости при комнатной температуре [3-4]. Свойства ФК были рассмотрены П. Нозьером: он привел соображения, что время жизни $\tau$ квазичастиц безнадежно мало, он же
показал, как следует изучать поведение ФК при конечных температурах $T$ [5] вместе с тем, дальнейшие исследования продемонстрировали, что $\tau\propto 1/T$, и квазичастицы хорошо определены [6, 7].

В результате, теория ФК позволила объяснить многочисленные экспериментальные данные, относящиеся к сильно коррелированным ферми-системам, представленными металлами с тяжелыми фермионами и высокотемпературными сверхпроводниками [4, 8, 9], спиновыми квантовыми жидкостями [10]] квазикристаллами [11] и двумерными ферми-системами [12, 13]. Сильно коррелированные ферми-системы ведут себя настолько необычно, что возникает необходимость пересмотреть многие разделы традиционной физики твердого тела и жидкостей. Есть
эффекты, отсутствующие в физике конденсированного состояния. Например, нарушение симметрии квазичастица-дырка, асимметрия в туннельной проводимости, обнаруженная в измерениях на металлах с тяжелыми фермионами, нарушение закона Видемана-Франца. Теория позволила выявить одинаковое скейлинговое поведение в различных сильно коррелированных ферми-системах и сделать вывод, что в этих системах реализуется новое состояние вещества. Таким образом в рамках теории ФК возникает неожиданно простое и одновременно хорошее описание сильно коррелированных ферми-систем [1-14].

[1] V. A. Khodel and V. R. Shaginyan, JETP Lett. 51, 553 (1990).
[2] G. E. Volovik, JETP Lett. 53, 222 (1991).
[3] G. E. Volovik, JETP Lett. 59, 830 (1994).
[4] G. E. Volovik, Phys. Scr. T 164, 014014 (2015).
[5] P. Nozieres, J. Phys. I France 2, 443 (1992).
[б] V. A. Khodel, V. R. Shaginyan, and P. Shuck, JETP Lett. 63, 752 (1996).
[7] J. W. Clark, V. A. Khodel, and M. V. Zverev, Phys. Rev. B 71, 012401 (2005).
[8] V. A. Khodel, V. R. Shaginyan, and V. V. Khodel, Phys. Rep. 249, 1 (1994).
[9] V. R. Shaginyan, M. Ya. Amusia, A. Z. Msezane, and K. G. Popov, Phys. Rep. 492, 31 (2010).
[10] V. R. Shaginyan, A. Z. Msezane, and K. G. Popov, Phys. Rev. B 84, 060401(R) (2011).
[11] V. R. Shaginyan, A. Z. Msezane, and K. G. Popov, G. S. Japaridze, and V. A. Khodel, Phys. Rev. B 87, 245122 (2013).
[12] V. R. Shaginyan, A. Z. Msezane, K. G. Popov, and V. A. Stephanovich, Phys. Rev. Lett. 100, 096406 (2008).
[13] A. A. Shashkin, V. T. Dolgopolov, J. W. Clark, V. R. Shaginyan, M.V. Zverev, and V. A. Khodel, Phys. Rev. Lett. 112, 186402 (2014).
[14] M. Ya. Amusia, K. G. Popov, V. R. Shaginyan, and V. A. Stephanovich, Theory of Heavy-Fermion Compounds - Theory of Strongly Correlated Fermi-Systems, Springer Series in Solid-State Sciences 182, (2014).