Jak se chovají částice v Boseho-Fermiho kondenzátu? Extrémní hmota nepřestává překvapovat. Výzkumný tým Monash University v australském Melbourne předpověděl nový typ kvantové hmoty, který zpochybňuje desítky let zažitých představ o chování ultrachladných částic.
Doktorand Sam Foster a jeho kolegové zjistili, že za vhodných podmínek mohou směsi dvou zásadně odlišných typů kvantových částic, bosonů a fermionů, vytvářet stabilní a vnitřně soudržné kvantové kapičky (Quantum droplets). Odborníci se přitom doposud domnívali, že existence takových exotických útvarů je v silně interagujících Boseho-Fermiho systémech značně nepravděpodobná.
Foster je přesvědčený, že jejich výzkum otevírá cestu ke zkoumání zcela nových kvantových stavů. Kvantové systémy se podle něj mohou chovat z našeho pohledu velmi exoticky. Tady se ukázalo, že dva velmi odlišné typy částic, bosony a fermiony, mohou společně vytvořit kapku, která v podstatě drží sama pohromadě. Na rozdíl od běžné kapky kapaliny kvantová kapička existuje díky kvantové mechanice. V tomto případě je přitažlivá síla mezi částicemi přesně vyvážena tlakem vytvářeným fermiony, takže se systém nezhroutí.
Podle Fostera to řeší dlouholetý teoretický problém. Dřívější teorie dokázaly podobné kvantové systémy popsat jedině tehdy, když částice vzájemně interagovaly poměrně slabě. Jejich nový přístup umožňuje zkoumat, co se děje, když jsou interakce mezi částicemi mnohem silnější. A právě tam se podle Fostera odehrává nejzajímavější fyzika.
##seznam_reklama##
Také narazili na známky kvantového chování podobného přechodu mezi kapalinou a plynem, což odhaluje překvapivě pestrou krajinu kvantových fází. Badatelé rovněž zjistili, že předpovězené kvantové kapičky je možné vytvořit pomocí současných experimentálních postupů s ultrachladnými atomy. Takže teď by měl přijít na řadu experiment.
Video: The fate of quantum impurities in a Fermi sea (Meera Parish)
Literatura