"Görünür Hale Gelen Gizli Bir Düzeni Var": Fizikçiler Yeni Tuhaf Bir Kuantum Durumu Keşfetti

Alışılmadık yeni bir kuantum durumu türü teorik olarak ortaya çıkarıldı fizikçilerbir şeyi gösterdiğini söylüyorlar maddenin kritik yeni evresi itmekten kaynaklanır parçacıklar onların sınırlarına kadar.

"Kesirli Fermi denizleri" olarak bilinen bu kuantum durumları sınıfı, tipik özelliklerinin ötesinde heyecan verici kuantum parçacıkları tarafından talep üzerine oluşturulabilir. denge yayınlanan yeni araştırmalarda ayrıntılı olarak belirtildiği üzere, Fiziksel İnceleme Mektupları, Nägerl grubuyla işbirliği içinde çalışan CNRS ve Paris-Dauphine Üniversitesi'nden teorik fizikçi Alvise Bastianello'nun bulgularına dayanıyor.

Bunu başarmak için ekip şunlara güvendi: aşırı soğuk başarılı bir şekilde tek bir boyuta hapsetmeyi başardıkları sezyum atomları. Daha sonra bu parçacıklar arasındaki etkileşimlerin gücünü değiştirerek, olağandışı kuantum durumu ekibin tahmin edilen modellerin çok ötesinde olduğunu söylediği özelliklerin ortaya çıkmasını sağladılar.

Modellerin Öngördüklerinin Ötesine Geçmek

Spesifik olarak bulgular, fizikçilerin Tomonaga-Luttinger sıvı teorisi olarak adlandırdığı, iyi karakterize edilmiş bir model olan sıvı teorisinin çok ötesine geçen özellikleri ortaya koyuyor. elektronlar veya diğer fermiyonlar Hareketlerini tek bir boyutla sınırlayan karbon nanotüpler gibi tek boyutlu bir iletken içerisinde çalışırlar.

Araştırmacı Alvise Bastianello'ya göre, "Örneğin, fermiyonlar, 'Fermi denizi'ni oluşturmak için mevcut enerji durumlarında düzgün bir şekilde birikiyor." Kuantum parçacıklarının genellikle düşük sıcaklıklarda öngörülebilir şekilde davrandığını ve kendi düzenlemeleri açısından çok özel kuralları takip ettiğini belirtiyor.

“Peki, eğer biri etkileşim halindeki atomları sürekli olarak ekstrem koşullardan geçmeye zorlarsa ve onları güçlü bir şekilde birbirlerini iten durumdan birbirlerini güçlü bir şekilde çeken duruma sorunsuz bir şekilde geçirirse ne olur?” diye soruyor.

Bu sorunu çözmek için ekip, atomları kasıtlı olarak tipik temel durumlarından daha yüksek düzeyde heyecanlı olanlara zorlayarak, bu etkileşim döngüsünü tekrarlayan koşullar yarattıkları deneyler uyguladı. Uyarılmış durumlarına rağmen atomlar, "kesirli Fermi denizi" olarak adlandırılan olay tetiklenirken hâlâ şaşırtıcı derecede bir örgütlenmeyi sürdürdüler.

Başyazar Yi Zeng'e göre "Etkileşim döngüsü, sistemi basitçe ısıtmak yerine atomları yeni bir çok cisimli duruma yeniden organize ediyor" ve ekibin gözlemlerinin "olağan denge paradigmalarının ötesinde kuantum maddesini keşfetmenin kontrollü bir yolunu" sağladığını ekledi.

“Süper Fermiyonların” Yükselişi

Ekibin en önemli bulgularından biri, yeni oluşturulan durumda gözlemledikleri tuhaf koşullardı; bunlar arasında, parçacıklar arasındaki matematiksel korelasyonlara dayalı olarak beklendiği gibi gözlemlenen dalgacıklar için kullanılan bir terim olan Friedel salınımları olarak nitelendirilen durumlar da vardı. Ek olarak ekip, parçacıklar arasındaki itici etkileşimlerin tüm seviyelerinde mevcut olan bozunma davranışını gözlemlediklerini söylüyor.

Ekip lideri Hanns-Christoph Nägerl'e göre "Bu durum son derece heyecanlı ancak rastgele değil." Bunun önemli olduğunu söylüyor çünkü araştırma ekibinin ulaştığı durum Tomonaga-Luttinger sıvı teorisinin öngördüğünden oldukça farklı.

Nägerl, "Bağlantılarında görünür hale gelen gizli bir düzeni var" dedi. söz konusu Ekibin benzersiz keşfini değerlendiren bilim adamı, bu yeni karakterize edilen yarı parçacıklara vermeyi planladıkları adı henüz belirlemediklerini, ancak 'süper Fermiyonlar'ın olası bir rakip olduğunu ekledi.

Egzotik Durumların Kanıtı

Ayrıca ekip, bu spesifik imzaların, daha önce hiç fark edilmemiş yeni ve egzotik bir tür kritik fazın varlığına işaret edebileceğine ve soğuk atom simülasyon teknolojilerinin yardımıyla kuantum gizemlerini incelemek için umut verici yeni yaklaşımlara işaret edebileceğine inanıyor.

Ekip şu anda, ekibin deneylerini ve kesirli Fermi denizlerinin yaratılmasını detaylandıran bir yardımcı makalenin de hazırlık aşamasında olduğunu söylüyor. kuantum simülasyonları.

Nägerl sözlerini şöyle tamamladı: "Kesirli Fermi denizlerinin keşfi, kuantum simülasyonunu ne kadar ileri götürebileceğimizi gösteriyor: yalnızca bilinen modelleri yeniden üretmekle kalmıyor, aynı zamanda yerleşik paradigmaların ötesine geçen durumları yaratıp araştırıyoruz."

Şu anda, ekibin çalışması belgelerde ayrıntılı olarak anlatılıyor"Tek boyutlu Bose gazında kesirli Fermi denizleri olarak egzotik kritik durumlar," Ve "Kesirli Fermi denizlerinin gerçekleştirilmesi” önbaskı arXiv.org sunucusunda mevcuttur.

Micah Hanks, The Debrief'in Genel Yayın Yönetmeni ve Kurucu Ortağıdır. Uzay ve astronomi odaklı bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun süredir muhabirlik yapan kendisine şu adresten ulaşılabilir: [email protected]. Onu X'te takip et @MicahHanksve micahhanks.com.