Физики создали новую форму материи под названием «море Ферми»

Физики получили необычное квантовое состояние вещества, которое описывают как дробное море Ферми. Эксперимент провели с ультрахолодными атомами цезия, а результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

В опыте использовали бозе-газ примерно из 70 тысяч атомов цезия. Его охладили до температуры в несколько нанокельвинов, то есть до миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля.

При таких условиях атомы начинают подчиняться квантовым законам как единая система. Это позволяет исследователям наблюдать состояния вещества, которые невозможно получить при обычных температурах.

Обычно бозоны могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Фермионы, напротив, подчиняются принципу запрета Паули, из-за которого два одинаковых фермиона не могут занимать одно состояние.

Для эксперимента ученые поместили атомы цезия в одномерные трубки. Их создали при помощи двумерной оптической решетки из лазерных лучей.

После этого исследователи многократно меняли характер взаимодействия между атомами. Систему переводили из режима сильного отталкивания в режим сильного притяжения и обратно.

Обычно при таком воздействии можно ожидать нагрева или разрушения упорядоченного состояния. Однако в этом случае атомы перестроились в новое многочастичное состояние.

В нем квантовые уровни оказались заполнены не полностью, а дробным образом. Именно это позволило сравнить полученную фазу с дробным морем Ферми.

Ученые также обнаружили характерные колебания плотности, известные как осцилляции Фриделя. Такие признаки указывают на внутренний порядок в системе, несмотря на то что она остается сильно возбужденной.

Авторы работы отмечают, что пока не выбрали окончательное название для возникающих в такой системе квазичастиц. Среди возможных вариантов они упоминают «суперфермионы».

Исследование может расширить возможности квантового моделирования на холодных атомах. Такие эксперименты помогают изучать сложные квантовые системы и могут быть полезны для будущих технологий обработки информации, точных измерений и защищенной передачи данных.

Рекомендуем также:

1. Бумажные квитанции за ЖКУ отменяют: с сентября платёжки будут приходить через «Госуслуги»
2. Как перестать разочаровываться в людях: Омар Хайям назвал одну истину, которую понимают слишком поздно
3. Салат из огурцов «Нежинский»: тот самый легендарный рецепт, который закрывают на зиму десятилетиями
4. Бодрость без кофеина из кофейной чашки: какой китайский чай выбрать для энергии
5. Кабачки и куриное филе на одной сковороде: секрет нежного вкуса оказался совсем не в сливках