Вчені змогли отримати незвичну квантову фазу матерії, яка не вкладається у відомі фізичні моделі. Відкриття зробили під час експериментів з ультрахолодними атомами цезію.
Про це пише ScienceDaily.
Дослідники з Університету Інсбрука разом із теоретиками з CNRS та Університету Париж-Дофін показали, що можуть цілеспрямовано створювати особливий клас квантових станів, який назвали *fractional Fermi sea*.
Основою роботи стали досліди з ультрахолодними атомами цезію, які помістили в одномірне середовище. Систему багаторазово переводили між режимами сильного відштовхування та сильного притягання між частинками.
У звичних умовах ферміони утворюють так зване фермі-море — структуру, де частинки займають енергетичні рівні відповідно до принципу Паулі.
Але під час цього експерименту система повелася інакше. Замість рівноважного стану вона перейшла у сильно збуджену, але впорядковану конфігурацію, яку не пояснює класична теорія Томонаги–Луттінгера.
Фізики назвали цей стан дробовим, оскільки ефективне заповнення енергетичних рівнів виглядало зменшеним і не відповідало звичній поведінці ферміонів.
Попри високий рівень енергії, цей стан не був хаотичним. У його структурі виявили характерні квантові зв’язки та коливання густини, відомі як осциляції Фріделя.
За словами науковців, система показала незвичний тип впорядкування, який можна побачити лише через математичний аналіз взаємодії частинок.
Головна особливість відкриття в тому, що цей стан зберігає стабільні квантові зв’язки як при відштовхуванні, так і при притяганні частинок.
Отримані результати вказують на існування окремої критичної фази матерії, яка не належить до жодного з відомих класів квантових станів.
Вчені вважають, що це відкриття може стати важливим кроком для розвитку квантових симуляторів — систем, які дають змогу відтворювати складні квантові процеси, недоступні для звичайних обчислень.
Зараз команда працює над лабораторним підтвердженням цієї фази та сподівається краще зрозуміти поведінку багаточастинкових квантових систем поза станом рівноваги.