重費米子

金屬在低温下的電子比熱係數正比於傳導電子的有效質量，一般金屬的比熱係數約為1mJ/K2·mol的數量級，重費米子金屬的比熱係數大於或接近400mJ/K2·mol。第一個重費米子金屬CeAl3是1975年發現的，以後其成員又陸續有所增加。

重費米子金屬在很低温度下行為差別很大，有的呈現反鐵磁有序（如U2Zn17，UCd11等），有的相變到超導態（如CeCu2Si2，UBe13和UPt3），有的則變成半導體或絕緣體。

以CeCu6和UPt3為例，重費米子金屬中傳導電子有效質量的增加緣於傳導電子和Ce（或U）原子外層的f電子有很強的關聯和雜化。在很低温度下顯示出不同的基態則是體系中不同相互作用競爭的結果。

Ce（或U）的f電子層未滿，因而具有局域磁矩，如果降低温度時局域磁矩先被屏蔽或抵消。系統在很低温度顯示費米液體基態（類似銅中的自由電子系統）或超導基態。如果兩個局域磁矩通過中間的電子雲而產生的間接交換相互作用（一般稱為RKKY相互作用）大，降温時體系先形成長程磁有序，最後呈現反鐵磁基態。不同作用能的大小與合金的成分以及磁場或壓力有關。當成分、磁場或壓力達到某一臨界值時，體系從反鐵磁基態向費米液體基態或超導基態轉變。在臨界條件下，體系的低温行為很特殊，既不是費米液體，也不是反鐵磁，而是所謂“非費米液體基態”。 ^[1]