1399
Здавалося б, якщо дуже сильно збудити систему квантових частинок, її впорядкованість повинна зникнути. Проте дослідники продемонстрували інший сценарій: надхолодні атоми в спеціально створених умовах зберегли приховану структуру навіть після багаторазової зміни взаємодій. Такий стан назвали «дробовим ферміївським морем».
Роботу, опубліковану в Physical Review Letters, виконала група фізиків під керівництвом Ганнса-Крістофа Нагерля за участі теоретика Альвізе Бастіанелло. Для експерименту використовували атоми цезію, охолоджені до температур, близьких до абсолютного нуля, та утримувані у вузькій одновимірній пастці.
Одновимірна система дозволяє дослідникам особливо точно контролювати рух і взаємодію частинок. У звичайному квантовому описі ферміони заповнюють енергетичні стани за визначеними правилами. Утворений розподіл часто пояснюють через поняття моря Фермі — сукупності зайнятих станів за дуже низької температури.
Під час експерименту силу притягання й відштовхування між атомами багаторазово змінювали. Замість того щоб перетворитися на хаотичну суміш збуджень, система перейшла у незвичайний сильно збуджений стан, у якому збереглися чіткі закономірності.
Дослідники виявили характерні кореляції між частинками на різних відстанях та коливання, пов’язані з відомими у фізиці осциляціями Фріделя. Таку поведінку не повністю описують стандартні підходи для одновимірних взаємодіючих квантових систем, зокрема звична схема Томонаги—Луттінгера.
Автори пояснюють, що в колективній поведінці атомів виникають ефективні збудження, які вони називають «суперферміонами». Це не окремі нові елементарні частинки, відкриті в космосі, а спосіб описати незвичайні закономірності лабораторної квантової системи.
Результат цікавий передусім можливостями квантового моделювання: фізики здатні не тільки відтворювати відомі стани речовини, а й конструювати режими, які складно або неможливо спостерігати у звичних матеріалах. Поки що це фундаментальна робота, а не готова технологія.
