Физики описали дробное море Ферми — ScienceDaily
Физики разработали теоретическую основу для нового квантового состояния — дробного моря Ферми. В теоретических расчетах ультрахолодные атомы цезия в нем можно перевести в высокоэнергетическую, но упорядоченную конфигурацию. Исследование провела группа Ханса-Кристофа Негерля в сотрудничестве с физиком-теоретиком Альвизе Бастианелло из CNRS и Университета Париж-Дофин, сообщает ScienceDaily.
Цикл между притяжением и отталкиванием
Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters. В расчетах исследователи рассматривали ультрахолодные атомы цезия в одномерной системе, где их движение ограничено одним направлением. Они моделировали циклическое изменение взаимодействия между атомами — от сильного отталкивания до сильного притяжения.
Расчеты показали, что систему можно перевести из основного, то есть состояния с наименьшей энергией, в сильно возбужденное состояние без потери внутренней упорядоченности. Авторы назвали эту конфигурацию дробным морем Ферми, поскольку ее частицы, согласно их описанию, подчиняются измененному правилу заполнения квантовых состояний.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Скрытый порядок в возбужденном состоянии
Для нового состояния характерны выраженные осцилляции Фриделя — волнообразные изменения, связанные со взаимным влиянием квантовых частиц. Расчеты также указали на необычные закономерности ослабления корреляций между частицами с увеличением расстояния даже при сравнительно слабом отталкивающем взаимодействии.
Эти признаки отличаются от предсказаний теории жидкости Томонаги—Латтинджера, которую традиционно применяют для описания взаимодействующих квантовых частиц в одномерных системах. Ханс-Кристоф Негерль отметил, что состояние является сильно возбужденным, но не случайным: его скрытый порядок проявляется через корреляции.
Исследователи также подняли вопрос о природе необычных коллективных возбуждений в системе. Негерль предположил, что такие квазичастицы в будущем могут получить название «суперфермионы». Нынешняя публикация формирует теоретическую базу для дробных морей Ферми, а связанное исследование их экспериментальной реализации с помощью квантового моделирования находится на рецензировании.
