Vědci vytvořili fázi „duchů“ hmoty. Příroda nám tento stav nedává zadarmo – musel být přemlouván (zdvojen), cyklicky měněn a „zkroucen“ do existence. Říká se tomu frakční Fermiho moře.
Vytvořit nemožné
Zapomeňte na rovnováhu. Standardní referenční kniha o ultrachladných atomech obvykle odkazuje na teorii Tomonaga-Latting. Je to spolehlivý dříč pro popis jednorozměrných kvantových systémů. Ale tým vedený Nagelovou skupinou s teoretickou podporou Alvise Bastanella (CNRS a Paris-Dupin University) se rozhodl zjistit, co se stane mimo rovnováhu.
Vzali atomy cesia. Byli uzamčeni v jednorozměrném prostoru. Poté byli vystaveni silným interakcím.
Neustálým přepínáním atomů mezi silným odpuzováním a hlubokou přitažlivostí udržovali systém v cyklickém pohybu. Pulzace výkonu. Daleko od tepelné rovnováhy se atomy jen nezahřály a staly se chaotickými – samy se přeskupily.
Kvantové inženýrství v akci. Tyto stavy nenajdete jen tak ve sklenici – musíte k nim navrhnout cestu.
Co to vůbec je?
Obvykle fermiony úhledně vyplňují energetické stavy – toto je Fermiho moře. Typické školní osnovy. Bastanello položil jednoduchou, ale palčivou otázku: Co se stane, když nutíte interagující atomy v extrémních podmínkách v cyklu?
Výsledek? Stav, který je ve vysoce excitovaném stavu, přesto překvapivě stabilní. Částice se řídí pravidlem “zlomkového” plnění. Méně částic zabírá stejný prostor, než předpovídají standardní statistické modely. Zdá se to nepravděpodobné. Ale vypadá to správně.
Yi Zeng, hlavní autor, protíná hluk: “Interakce nejen zahřívají systém, ale přeskupují atomy.” To není chaos. Toto je kontrolovaná cesta z rovnováhy.
Skrytý podpis
Jak víš, že jsi prostě neudělal chybu? Matematika.
Nová fáze křičí Friedelovskými oscilacemi. Výrazné vlny v hustotě částic, které se objevují bez ohledu na to, jak moc odpuzuješ. Vzorce rozpadu jsou v souladu spíše s teorií než se standardními modely Tomonaga-Latting.
Nagel poznamenává nejpodivnější věc: stát je energetický, ale ve svých korelacích má skrytý řád. Toto je strukturovaný hluk. Přemýšlí o kvazičásticích v tomto chaosu.
“Zatím si nejsme jisti, jak jim říkat. Možná “superfermion”?
Nový nástroj nebo nová hranice?
Ultrachladné jaderné simulátory jsou navrženy tak, aby napodobovaly přírodu. Reprodukujte známé modely. Zkontrolujte učebnice. Tato práce ukazuje, že můžeme jít dále. Můžeme zkoumat stavy, které nikdy přirozeně neexistují.
„Tento objev ukazuje, jak daleko můžeme v simulacích zajít: vytvářet a studovat stavy, které narušují zavedená paradigmata,“ říká Nagel.
Není tu žádný pěkný obal. Doprovodný experimentální článek je stále přezkoumáván. „Super-fermiony“ je jen předběžný název. Ale dveře jsou otevřené.
Pokud dokážeme zkonstruovat takové částečně naplněné moře, co dalšího jsme ve stínu rovnováhy ignorovali? Pravidla, která jsme se naučili, mohou být jen startovací čárou.
