¿Qué tipo de mecanismo empareja He3 en la fase superfluida He3-B?

Excelente pregunta! El mecanismo que empareja los átomos de He3 es el intercambio de fluctuaciones de espín virtuales. Lo siguiente de la conferencia Nobel de Leggett lo explica bien

Simultáneamente, la identificación correcta de la fase B) fue resuelta maravillosamente en un documento seminal [26] por Anderson y Brinkman (AB). Adoptaron una idea sobre el superfluido 3He que se había propuesto antes del descubrimiento experimental de las nuevas fases, a saber, que la atracción efectiva necesaria para unir los pares de Cooper en 3He no proviene simplemente de la parte atractiva de la van der “desnuda” Potencial de Waals, pero tiene una contribución importante también del intercambio de fluctuaciones de espín virtuales (“paramagnons”, como habían sido bautizados). Hablando de manera cruda, al igual que en la teoría BCS de superconductividad, un electrón polariza la red iónica, y un segundo electrón siente la polarización inducida y, por lo tanto, se siente atraído por el primero (o más exactamente donde estaba el primero en el pasado reciente) , por lo tanto, en el líquido 3He, con su fuerte tendencia hacia el ferromagnetismo, el giro de un átomo de 3He induciría una polarización de giro colectivo paralelo del líquido en las proximidades, lo que atraería un segundo átomo del mismo giro. Como se menciona en la referencia. [27], este mecanismo favorece el emparejamiento con giros paralelos (S = 1), por lo tanto, un valor impar de l, y en consecuencia desfavorece los estados pares-l (spin singlet); por lo tanto, explica de alguna manera por qué el estado l = 2 que la mayoría del trabajo teórico había anticipado no ocurre en el líquido real 3He. Ahora, sin embargo, AB fue más allá y señaló una diferencia crucial entre este mecanismo de “intercambio de fluctuación de giro” y el mecanismo de “intercambio de fonones” que se cree que funciona en superconductores metálicos: en este último caso, la excitación virtual intercambiada es una excitación de un sistema (la red iónica) que es diferente de los objetos (los electrones) que se atraen entre sí y forman pares de Cooper, por lo que su estructura es muy insensible al inicio del emparejamiento en el sistema de electrones. Por el contrario, en el caso del líquido 3He, la fluctuación de espín intercambiada es una excitación colectiva de precisamente estos objetos que están formando los pares (los átomos de 3He) y, por lo tanto, su estructura y, por lo tanto, la atracción efectiva en sí misma, en general es modificada por el inicio del emparejamiento. A primera vista es tentador descartar este efecto como insignificante, sin embargo, AB pudo hacer un cálculo cuantitativo (más tarde extendido [28] en colaboración con Serene) que mostró que el efecto puede ser comparable en ciertas circunstancias a las diferencias en BCS teoría entre las energías de diferentes configuraciones de emparejamiento. De hecho, pudieron demostrar que, si bien durante la mayor parte del diagrama de fase PT, la fase BW debería ser estable, al igual que en la teoría BCS simple, existe una región relativamente pequeña de alta presión y temperatura donde los efectos de “retroalimentación” de la fluctuación del giro producen un estado ESP particular estable. Esta conclusión concuerda precisamente con el diagrama de fase experimental (obtenido poco después por John Wheatley y su grupo) [29], si la fase B se identifica con la fase BW y la fase A con la fase ESP pertinente. Sorprendentemente, la fase ESP particular que se ve favorecida no es otra que la investigada explícitamente por Anderson y Morel en su artículo de 1961 (que adquirió así el nombre de 157la fase Anderson-Brinkman-Morel (ABM)). Este trabajo constituye un gran salto cualitativo más allá de la simple teoría BCS, y fue, en mi opinión, una contribución crucial para la solución del rompecabezas de las nuevas fases.

[26] PW Anderson y WF Brinkman, Phys. Rev. Letters 30, 1108 (1973).
[27] A. Layzer y D. Fay, int. J. Magn. 1, 135 (1971).
[28] WF Brinkman, J. Serene y PW Anderson, Phys. Rev. A 10, 2386 (1974). [29] DN Paulson, RT Johnson y JC Wheatley, Phys. Rev. Letters 31, 746 (1973).