Квантовые капли: физики открыли новое состояние вещества, похожее на смесь воды и масла

Элементарные частицы можно разделить на две категории: бозоны и фермионы. Бозоны стремятся находиться рядом друг с другом, и многие из них могут находиться в одном квантовом состоянии. Фермионы никогда не могут находиться в одном квантовом состоянии. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показало, что можно заставить эти группы частиц образовывать стабильную квантовую каплю, пишет IFLScience.

Дело не в том, что фермионы и бозоны не взаимодействуют между собой, а в том, что эти взаимодействия слабые. Это особенно верно при температурах близких к абсолютному нулю, когда бозоны превращаются в пятое состояние вещества – конденсат Бозе-Эйнштейна. Считалось, что образование квантовой из двух типов частиц маловероятно.

Но физики показали, что можно создать подходящие условия для смешивания этих двух типов частиц. Квантовые капли образуются благодаря силе притяжения между ними, и в то же время фермионы создают толчок, который предотвращает сжатие капли под действием гравитации.

По словам ученых, прошлые теории описывали эти системы только тогда, когда частицы взаимодействовали между собой относительно слабо. Новый подход ученых позволяет исследовать, что происходит, когда эти взаимодействия становятся намного сильнее, и именно здесь проявляется наиболее интересная физика.

Теория предполагает, что образование квантовых капель из бозонов и фермионов будет представлять собой фазовый переход, похожий на переход из вещества из жидкости в газообразное состояние. Эти квантовые фазы не подчиняются правилам классической физики.

Ученые говорят, что квантовые системы могут вести себя так, как это кажется невозможным в нашем повседневном мире. Авторы исследования показали, что два совершенно разных типа частиц могут идеально уравновешивать друг друга и создавать стабильную квантовую каплю.

Физики считают, что их теоретическое предсказание можно проверить с помощью существующих экспериментов. Возможность создавать квантовые капли и изучать их свойства может открыть новые перспективы в области квантовых материалов, которые можно применить в будущих технологиях, таких как квантовые вычисления и квантовые датчики.

Другие новости науки

• У ученых пропали призрачные частицы: физики разгадали 30-летнюю загадку.
• "Структура инопланетян": ученые объяснили странное поведение далекой звезды.