В мире квантовой физики назревает переворот: исследователи из университета Монаша (Австралия) предсказали существование ранее неизвестного типа материи — так называемых квантовых капель.
Их появление бросает вызов устоявшимся представлениям о поведении ультрахолодных частиц, которые десятилетиями считались практически несовместимыми в столь экзотических конфигурациях. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Суть открытия состоит в том, что смесь двух принципиально разных типов квантовых частиц — бозонов и фермионов — при определенных условиях способна формировать стабильные, самосвязывающиеся структуры. В отличие от привычной капли жидкости, квантовая капля держится не за счет поверхностного натяжения, а благодаря тонкому балансу квантовых сил: притяжение между частицами точно уравновешивается давлением, создаваемым фермионами, — именно это не допускает коллапс системы.
Мы показали, что эти два очень разных типа частиц могут идеально уравновешивать друг друга, создавая стабильную каплю, которая эффективно удерживает себя вместе
Ранее теории позволяли описывать подобные системы лишь в условиях относительно слабого взаимодействия частиц. Новый подход ученых дает возможность исследовать гораздо более сложные режимы, где силы взаимодействия значительно сильнее — именно там и раскрывается самая интересная физика. Более того, команда обнаружила признаки квантового поведения, напоминающего переход между жидким и газообразным состояниями, что указывает на неожиданно богатый спектр возможных квантовых фаз.
Важный практический момент: предсказанные квантовые капли потенциально можно получить в рамках уже существующих экспериментальных установок с ультрахолодными атомами. Это делает следующий шаг — прямое наблюдение и подтверждение — вполне реалистичным в ближайшем будущем.
По мнению авторов, понимание механизмов самоорганизации материи в экстремальных квантовых условиях открывает новые возможности для проектирования и управления квантовыми системами и может лечь в основу технологий будущего — от сверхточных датчиков до квантовых компьютеров.
Ранее Наука Mail рассказывала, что экзотический квантовый материал может стать основой памяти нового поколения.
