За пределами известных законов. Физики создали экзотическое состояние материи — дробное море Ферми

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, ученые продемонстрировали, как возникает совершенно новая критическая фаза материи, когда квантовые частицы выводятся из нормального состояния равновесия. Эта работа, выполненная группой под руководством Ганса-Кристофа Негерля в сотрудничестве с физиком-теоретиком Альвизе Бастианелло, закладывает теоретическую основу для недавних успешных экспериментов.

Для достижения результата исследователи использовали ультрахолодные атомы цезия, ограниченные в одном измерении, и многократно изменяли силу их взаимодействия — от сильного отталкивания до сильного притяжения. При экстремально низких температурах частицы обычно образуют четко упорядоченное «море Ферми». Однако циклическое воздействие перевело атомы в высоковозбужденную, но удивительно структурированную конфигурацию, которую также называют фрактальной. Ведущий автор работы И Цзэн подчеркнул, что такой подход позволяет изучать квантовую материю за пределами классических представлений.

Полученное состояние продемонстрировало ряд аномальных характеристик, в частности специфические математические корреляции между частицами и особые пульсации. Поведение созданной системы полностью выходит за рамки известной теории жидкости Томонаги-Люттингера, которая десятилетиями считалась краеугольным камнем для описания одномерных квантовых моделей. По словам Негерля, в этом возбужденном состоянии скрыт четкий порядок, а новые квазичастицы впоследствии могут получить название «суперфермионы». Это открытие расширяет возможности квантового моделирования, позволяя создавать объекты, существующие за пределами устоявшихся парадигм.