Физики создали уникальную форму материи под названием «море Ферми»
Ученые получили необычное квантовое состояние вещества, известное как дробное море Ферми. Эксперимент был проведен с ультрахолодными атомами цезия, а результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. В ходе исследования использовался бозе-газ, состоящий примерно из семидесяти тысяч атомов цезия, который был охлажден до температуры в несколько нанокельвинов, что соответствует миллиардным долям градуса выше абсолютного нуля. Об этом сообщает сайт Prokazan.
При таких условиях атомы начинают вести себя как единая система, подчиняясь квантовым законам. Это открывает возможность наблюдать состояния вещества, которые невозможно получить при обычных температурах. Бозоны могут находиться в одном и том же квантовом состоянии, в то время как фермионы следуют принципу запрета Паули, что не позволяет двум одинаковым фермионам занимать одно состояние.
Для эксперимента ученые поместили атомы цезия в одномерные трубки, созданные с помощью двумерной оптической решетки из лазерных лучей. Исследователи многократно изменяли характер взаимодействия между атомами, переводя систему из режима сильного отталкивания в режим сильного притяжения и обратно.
Обычно такие изменения могут привести к нагреву или разрушению упорядоченного состояния, однако в данном случае атомы перестроились в новое многочастичное состояние. В этом состоянии квантовые уровни заполняются не полностью, а дробным образом, что позволяет сравнить полученную фазу с дробным морем Ферми.
Также были обнаружены характерные колебания плотности, известные как осцилляции Фриделя, указывающие на внутренний порядок в системе, несмотря на ее возбуждение. Авторы исследования отмечают, что окончательное название для возникающих в такой системе квазичастиц еще не выбрано, среди возможных вариантов упоминаются «суперфермионы».
Данное исследование может расширить возможности квантового моделирования на холодных атомах, что поможет изучать сложные квантовые системы и может быть полезно для будущих технологий в области обработки информации, точных измерений и защищенной передачи данных.
