Вчені створили «примарну» фазу матерії. Природа не дає нам цей стан безкоштовно – його потрібно було вмовити (подвоїти), циклічно змінити і «закрутити» в існування. Воно називається дробовим морем Фермі.
Створення неможливого
Забудьте про баланс. Стандартний довідник з ультрахолодних атомів зазвичай посилається на теорію Томонага-Латтінга. Це надійна робоча конячка для опису одновимірних квантових систем. Але команда під керівництвом групи Нагеля за теоретичної підтримки Альвіза Бастанелло (CNRS та Університет Париж-Дюпен) вирішила подивитися, що станеться за межами рівноваги.
Вони взяли атоми цезію. Вони були замкнені в одновимірному просторі. Потім вони були піддані потужній взаємодії.
Постійно перемикаючи атоми між сильним відштовхуванням і глибоким притяганням, вони підтримували систему в циклічному русі. Пульсація потужності. Далеко від теплової рівноваги атоми не просто нагрілися і стали хаотичними – вони перебудувалися.
Квантова інженерія в дії. Ви не просто знаходите ці стани в банці – ви повинні продумати шлях до них.
Що це взагалі таке?
Як правило, ферміони акуратно заповнюють енергетичні стани — це море Фермі. Типова шкільна програма. Бастанелло поставив просте, але гостре запитання: що відбувається, коли ви змушуєте взаємодіючі атоми проходити через екстремальні умови циклу?
Результат? Стан у стані високого збудження, але напрочуд стабільний. Частинки підкоряються правилу «дробового» заповнення. Менша кількість частинок займає той самий простір, ніж передбачають стандартні статистичні моделі. Це здається неправдоподібним. Але виглядає правильно.
Ї Цзен, провідний автор, перериває шум: * «Взаємодії не просто розігрівають систему, вони перегруповують атоми».* Це не хаос. Це контрольований вихід з рівноваги.
Прихований підпис
Звідки ти знаєш, що ти просто не помилився? Математика.
Нова фаза кричить фріделівськими коливаннями. Виразні хвилі щільності частинок, які з’являються незалежно від того, скільки відштовхування ви накачуєте. Моделі розпаду узгоджуються з теорією, а не зі стандартними моделями Томонага-Латтінга.
Нагель зауважує найдивнішу річ: стан енергетичний, але має прихований порядок у своїх співвідношеннях. Це структурований шум. Він задається питанням про квазічастинки в цьому хаосі.
“Ми ще не впевнені, як їх назвати. Можливо, “суперферміони”?
Новий інструмент чи новий кордон?
Ультрахолодні ядерні тренажери створені для імітації природи. Відтворити відомі моделі. Перевірка підручників. Ця робота показує, що ми можемо йти далі. Ми можемо досліджувати держави, які ніколи не існують у природі.
«Відкриття показує, як далеко ми можемо зайти в моделюванні: створювати та вивчати стани, які порушують усталені парадигми», — каже Нагель.
Тут немає гарної обгортки. Супровідна експериментальна стаття все ще перебуває на рецензуванні. «Суперферміони» — лише попередня назва. Але двері відчинені.
Якщо ми можемо побудувати таке частково заповнене море, то що ще ми проігнорували в тіні рівноваги? Правила, які ми вивчили, можуть бути лише стартовою лінією.
