Квантові краплі: фізики відкрили новий стан речовини, схожий на суміш води та олії

Елементарні частинки можна розділити на дві категорії: бозони та ферміони. Бозони прагнуть перебувати поруч один з одним, і багато з них можуть перебувати в одному квантовому стані. Ферміони ніколи не можуть перебувати в одному квантовому стані. Нове дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, показало, що можна змусити ці групи частинок утворювати стабільну квантову краплю, пише IFLScience.

Справа не в тому, що ферміони та бозони не взаємодіють між собою, а в тому, що ці взаємодії слабкі. Це особливо вірно при температурах, близьких до абсолютного нуля, коли бозони перетворюються на п’ятий стан речовини — конденсат Бозе-Ейнштейна. Вважалося, що утворення квантового стану з двох типів частинок малоймовірне.

Однак фізики довели, що можна створити сприятливі умови для змішування цих двох типів частинок. Квантові краплі утворюються завдяки силі тяжіння між ними, і водночас ферміони створюють імпульс, який запобігає стисненню краплі під дією гравітації.

За словами вчених, попередні теорії описували ці системи лише тоді, коли частинки взаємодіяли між собою відносно слабо. Новий підхід вчених дає змогу дослідити, що відбувається, коли ці взаємодії стають набагато сильнішими, і саме тут проявляється найцікавіша фізика.

Теорія передбачає, що утворення квантових крапель із бозонів і ферміонів буде фазовим переходом, схожим на перехід речовини з рідкого стану в газоподібний. Ці квантові фази не підкоряються законам класичної фізики.

Вчені стверджують, що квантові системи можуть поводитися так, як це здається неможливим у нашому повсякденному світі. Автори дослідження продемонстрували, що два абсолютно різні типи частинок можуть ідеально врівноважувати одне одного та утворювати стабільну квантову краплю.

Фізики вважають, що їхнє теоретичне передбачення можна перевірити за допомогою існуючих експериментів. Можливість створювати квантові краплі та вивчати їхні властивості може відкрити нові перспективи в галузі квантових матеріалів, які можна застосувати в майбутніх технологіях, таких як квантові обчислення та квантові датчики.

Інші новини науки

• У вчених зникли "примарні" частинки: фізики розгадали 30-річну загадку.
• "Структура інопланетян": вчені пояснили дивну поведінку далекої зірки.