Исследователи создали новую фазу квантовой материи, названную дробным ферми-морем. Для этого они охладили атомы цезия до температуры всего в несколько нанокельвинов — это миллиардные доли градуса от абсолютного нуля. При таком охлаждении частицы утрачивают индивидуальность и переходят в коллективное квантовое состояние. Об этом сообщает сайт Science XXI.
Известно, что бозоны, включая фотоны, способны разделять одно квантовое состояние. Фермионы же — электроны или кварки — подчиняются запрету Паули, который не позволяет двум одинаковым частицам занимать один уровень. Отчет о результатах опубликован в журнале Physical Review Letters.
В опыте задействовали около 70 000 атомов цезия, которые образовали бозе-газ. Атомы поместили в одномерные каналы, созданные оптической решеткой из лазерных лучей. Установка дала возможность изменять силу взаимодействий между частицами и наблюдать результат.
Многократно переключая режимы сильного отталкивания и притяжения, физики не обнаружили нагрева или рассеяния. Вместо этого система перешла в новое многочастичное состояние с частично заполненными квантовыми уровнями — это и есть маркер дробного ферми-моря. Также были зафиксированы осцилляции Фриделя — характерные колебания плотности.
Авторы отмечают, что состояние сильно возбуждено, но обладает скрытым внутренним порядком. Они еще не придумали название для квазичастиц, предложив вариант «суперфермионы». Работа открывает путь к изучению холодных атомных систем, совершенствованию квантового моделирования и разработке технологий обработки информации, измерений и шифрования.