„Фракционно море на Ферми“ пази скрит ред в силно възбудена квантова материя

 

Когато една квантова система получи много енергия, естественото очакване е подредбата ѝ да се разруши и тя просто да се нагрее. Теоретично изследване в Physical Review Letters описва по-необичаен сценарий: ултрастудени атоми на цезия могат да бъдат изведени далеч от равновесие, но вместо да станат напълно хаотични, се пренареждат в силно възбудено състояние със скрит ред. Авторите го наричат „фракционно море на Ферми“.

Обикновеното море на Ферми е начин да си представим как фермиони — например електрони — запълват разрешените квантови състояния при ниска температура. Принципът на Паули не позволява два еднакви фермиона да заемат едно и също състояние, затова те подреждат енергийните нива до определена граница.

В новото изследване частиците всъщност са бозонни цезиеви атоми, ограничени да се движат почти само по една линия. Чрез контролирана промяна на взаимодействието изследователите циклично ги превеждат от силно отблъскване към силно привличане. Изчисленията показват, че подходящ цикъл преобразува началното основно състояние в нова многочастична конфигурация. Нейното ефективно запълване на квантовите състояния напомня фракционирана версия на море на Ферми.

Подредбата се вижда не като редица от неподвижни атоми, а в статистическите връзки между тях. Моделът предсказва отчетливи Фриделови осцилации — пространствени вълни в плътността и корелациите — както и необичаен начин, по който корелациите отслабват с разстоянието. Тези признаци не се вписват в стандартното описание чрез течност на Томонага–Лътингер, широко използвано за едномерни взаимодействащи квантови системи.

Проучването е интересно най-вече като пример за квантово инженерство: вместо само да пресъздават известен материал, студените атоми могат да бъдат използвани за създаване на състояния без прост естествен аналог. Това дава контролиран начин за изучаване на материя далеч от равновесие и на колективни възбуждения, които се държат като нови квазичастици.

Все пак границата между предсказание и наблюдение трябва да е ясна. Рецензираната статия изгражда теоретичната рамка. Свързаната експериментална реализация е достъпна като препринт и според Университета в Инсбрук все още е била в процес на рецензиране. Следователно можем уверено да говорим за теоретично предсказана екзотична фаза и за предварителни експериментални данни, но не и за окончателно потвърден нов тип частица или готова технология.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.