Исследователи из Института теоретической физики Гейдельбергского университета (Германия) совершили важный теоретический прорыв. Им удалось создать единую структуру, которая связывает два фундаментально разных взгляда на поведение примесей в квантовых системах. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.
Представьте себе одну частицу, попавшую в море других частиц (фермионов). Как она будет себя вести? Есть два возможных варианта:
- Модель квазичастицы (Ферми-полярон): частица движется и тащит за собой «свиту» из соседей, как знаменитость в толпе фанатов. Вся эта группа ведет себя как единый объект.
Катастрофа ортогональности Андерсона: если частица очень тяжелая, она стоит на месте, как скала. Окружение настолько сильно меняется вокруг нее, что любое движение становится невозможным.
Десятилетиями эти два сценария описывались разными теориями, между которыми была пропасть. Немецкие физики нашли способ объединить эти подходы. Их расчеты показали, что даже очень тяжелая «неподвижная» частица на самом деле совершает крошечные движения, когда окружающая среда подстраивается под нее.
Это микроскопическое движение открывает так называемую «энергетическую щель», позволяя квазичастицам рождаться даже в очень сложных условиях. Теория объясняет, как именно система переключается из режима «свободного движения» в режим «тяжелой неподвижности» и обратно.
По словам профессора Ричарда Шмидта, новая теория — это не просто игра с формулами. Она дает мощный инструмент для описания реальных экспериментов с ультрахолодными газами и новыми типами полупроводников. Понимание того, как примеси взаимодействуют с окружением, критически важно для создания квантовых технологий будущего.
Ранее Наука Mail рассказывала, что физики нашли новое «невозможное» состояние вещества.
