Дослідники зі Школи фізики та астрономії Університету Монаша у співпраці з колегами з Гейдельберзького університету передбачили появу незвичайної форми квантової матерії.
Це відкриття здатне спростувати усталені уявлення наукової спільноти про поведінку частинок за ультранизьких температур.
Читайте також:
Квантова універсальність. Фізики вперше експериментально підтвердили фундаментальні теорії поля Теоретичні розрахунки фізиків демонструють, що за певних умов два фундаментально різні класи квантових частинок — бозони та ферміони — здатні об’єднуватися в стабільні самозв’язані квантові краплі. Раніше вчені вважали утворення таких структур у системах із сильною бозе-ферміонною взаємодією малоймовірним.
Отримані результати суттєво відрізняються від властивостей звичайних крапель рідини. Стабільність квантових утворень забезпечується особливими законами квантової механіки: сила притягання між частинками компенсується внутрішнім тиском, який створюють ферміони, що запобігають колапсу всієї системи.
Як зазначають автори дослідження, новий теоретичний підхід дозволив вирішити фундаментальну проблему,
над якою фізики працювали протягом багатьох років. Попередні моделі давали змогу описувати квантові системи лише за умови слабкої взаємодії частинок. Нова методика відкриває можливість вивчати процеси в умовах значно сильнішого зв’язку, де виникають цікаві фізичні ефекти.
Крім того, вчені виявили ознаки додаткової нетипової квантової поведінки, зокрема явища, що нагадують фазовий перехід між рідким і газоподібним станами. Це свідчить про існування ширшого й складнішого спектра квантових фаз, ніж передбачалося раніше. Важливою особливістю розрахунків є те, що передбачені краплі можна отримати за допомогою вже наявних експериментальних установок із надхолодними атомами. Це відкриває перед фізиками реальний шлях до швидкої практичної перевірки теорії.
Фундаментальне значення цієї роботи виходить за межі атомної фізики. Нове розуміння самоорганізації матерії в екстремальних квантових умовах створює теоретичне підґрунтя для розробки квантових технологій майбутнього, зокрема створення надточних датчиків та вдосконалення квантових обчислювальних систем.
Авторами наукової праці є Сем Фостер, доцент Еспер Левінсен і професорка Міра Періш з Університету Монаша.
Результати їхнього дослідження під назвою «Квантові краплі в резонансній бозе-ферміївській суміші» оприлюднено в авторитетному виданні Physical Review Letters.
Читайте також:
Уперше у світі. Фізики створили квантову заплутаність без лазера
