Fizycy opisali ułamkowe morze Fermiego — ScienceDaily

Fizycy opracowali podstawy teoretyczne dla nowego stanu kwantowego — ułamkowego morza Fermiego. W obliczeniach teoretycznych ultrazimne atomy cezu mogą zostać w nim przeprowadzone do wysokoenergetycznej, lecz uporządkowanej konfiguracji. Badanie przeprowadziła grupa Hannsa-Christopha Nägerla we współpracy z fizykiem teoretykiem Alvise Bastianello z CNRS i Uniwersytetu Paris Dauphine, informuje ScienceDaily.

Cykl między przyciąganiem a odpychaniem

Praca została opublikowana w czasopiśmie Physical Review Letters. W obliczeniach badacze rozpatrywali ultrazimne atomy cezu w układzie jednowymiarowym, w którym ich ruch jest ograniczony do jednego kierunku. Modelowali cykliczną zmianę oddziaływań między atomami — od silnego odpychania do silnego przyciągania.

Obliczenia wykazały, że układ można przeprowadzić ze stanu podstawowego, czyli stanu o najniższej energii, do silnie wzbudzonego stanu bez utraty wewnętrznego uporządkowania. Autorzy nazwali tę konfigurację ułamkowym morzem Fermiego, ponieważ jej cząstki, zgodnie z ich opisem, podlegają zmodyfikowanej regule obsadzania stanów kwantowych.

Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.

Ukryty porządek w stanie wzbudzonym

Nowy stan charakteryzują wyraźne oscylacje Friedela — falowe zmiany związane ze wzajemnym oddziaływaniem cząstek kwantowych. Obliczenia wskazały również na nietypowe prawidłowości osłabiania korelacji między cząstkami wraz ze wzrostem odległości, nawet przy stosunkowo słabym oddziaływaniu odpychającym.

Cechy te różnią się od przewidywań teorii cieczy Tomonagi-Luttingera, tradycyjnie stosowanej do opisu oddziałujących cząstek kwantowych w układach jednowymiarowych. Hanns-Christoph Nägerl zaznaczył, że stan jest silnie wzbudzony, ale nie przypadkowy: jego ukryty porządek ujawnia się poprzez korelacje.

Badacze poruszyli również kwestię natury nietypowych kolektywnych wzbudzeń w układzie. Nägerl zasugerował, że takie kwazicząstki mogą w przyszłości otrzymać nazwę „superfermiony”. Obecna publikacja tworzy podstawę teoretyczną dla ułamkowych mórz Fermiego, a powiązane badanie ich eksperymentalnej realizacji za pomocą symulacji kwantowej jest w trakcie recenzji.