Квантовые частицы формируют капельки

«Наши Квантовые капельки находятся в газовой фазе, но они все еще понижаются как скала», объясняет экспериментальный физик Франческа Ферлайно, говоря о захватывающем эксперименте. В лаборатории ее команда наблюдала, как макрокапельки сформировались в квантовом газе. Ученые были удивлены найти, что квантовые капельки скреплялись почти без внешнего вмешательства и только квантовыми эффектами.

Это открытие исследовательской группой в Инсбруке и подобной работой, выполненной одновременно исследовательской группой из Университета Штутгарта, работающего с магнитным элементом dysprosium, открывает абсолютно новую область исследования в области ультрахолодных квантовых газов.В их эксперименте исследователи произвели конденсат Боз-Эйнштейна атомов эрбия при чрезвычайно низких температурах в вакуумной палате. Они тогда управляли взаимодействием частицы при помощи внешнего магнитного поля.

Уникальные свойства магнитных атомов разрешили подавлять регулярные взаимодействия в известной степени, что квантовые корреляции стали движущей силой. С ее командой Ферлайно был в состоянии доказать, что квантовые колебания приводят к эффективному отвращению частиц, которое обеспечивает необходимое поверхностное натяжение, чтобы стабилизировать квантовую капельку против краха. «В нашем эксперименте мы, впервые, поняли переход, которым управляют, от конденсата Боз-Эйнштейна, который ведет себя как супержидкий газ в единственную гигантскую подобную жидкости квантовую капельку 20 000 атомов», объясняют экспериментальный физик и первый автор исследования Lauriane Chomaz. Благодаря изящному контролю межатомных взаимодействий в эксперименте физики смогли окончательно доказать важность квантовых колебаний, сравнив их экспериментальные данные с теорией, разработанной исследовательской группой Луиса Сантоса в Университете Ганновера.Превосходное соглашение между теорией и экспериментом представило роль квантовых колебаний вместе с парадоксальными свойствами этого нового состояния вещества, которое может быть найдено между газообразными конденсатами Боз-Эйнштейна и жидким супержидким гелием.

Дальнейшие расследования этого государства капельки могут способствовать увеличению нашего знания супертекучести. Вместе с гелием квантовая капелька – единственная известная система супержидкости жидкого типа. Ультрахолодные квантовые газы предлагают уникальную и прекрасную платформу, чтобы изучить это явления из-за их высокой чистоты и приспособляемости.

В долгосрочной перспективе это состояние вещества могло привести к новому пониманию, важному для исследований суперосновательности, которая является супержидким конденсированным веществом.Франческа Ферлайно – профессор в Институте Экспериментальной Физики в Университете Инсбрука и Научном директоре в Институте Квантовой информации об Оптике и Кванте (IQOQI), австрийской Академии наук.

Эксперимент был выполнен в тесном сотрудничестве с командой теоретических физиков, возглавляемых Луисом Сантосом из Университета Ганновера. Это было поддержано немецким Исследовательский фондом (DFG) среди других.