Физики создали новое квантовое состояние вещества

Физики из Инсбрукского университета совместно с теоретиком Альвисом Бастьянелло из CNRS и Университета Париж-Дофин открыли новое экзотическое состояние вещества - "дробное море Ферми". Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters, передает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru.

В экспериментах использовались сверхохлажденные атомы цезия в одномерной ловушке. В нормальных условиях частицы-фермионы послойно занимают доступные энергетические уровни, образуя "море Ферми". Исследователи поставили вопрос: что произойдет, если многократно менять знак взаимодействия между атомами - от сильного отталкивания к сильному притяжению и обратно?

Выяснилось, что повторяющийся цикл не просто нагревает систему, а переводит атомы в качественно новое, высокоорганизованное состояние. Частицы начинают вести себя так, словно подчиняются правилу пониженного заполнения уровней, - отсюда "дробное" море Ферми.

"Это состояние сильно возбуждено, но не хаотично. В нем есть скрытый порядок, который проявляется в корреляционных функциях", - говорит Ханнс-Кристоф Нэгерль, руководитель экспериментальной группы.

Ведущий теоретический автор Йи Цзэн добавил: "Цикл взаимодействий перераспределяет атомы в совершенно новое многочастичное состояние. Это даёт контролируемый способ исследовать квантовую материю за пределами равновесной парадигмы".

Отличительная черта новой фазы - выраженные осцилляции Фриделя и нетипичное поведение корреляций. Эти сигнатуры указывают на принципиально новую критическую фазу, выходящую за рамки стандартной теории Томонаги - Латтинджера - основного инструмента для описания одномерных квантовых систем. Нэгерль предложил называть квазичастицы в этой фазе "суперфермионами".

Открытие расширяет возможности квантовых симуляторов: физики теперь могут не только воспроизводить известные модели, но и создавать состояния материи, недостижимые в равновесных условиях.