Рубрики
Наука

Бозоны оказались способны вести себя как фермионы

Исследователи из Пенсильванского университета выяснили, что бозоны при движении в одном измерении могут образовывать ферми-жидкость, которая ранее считалась характерной только для фермионов. Статья об открытии опубликована в журнале Science.

«Все частицы в природе бывают одного из двух типов в зависимости от их спина — квантового свойства, аналогичного моменту собственного вращения частицы, — рассказывает один из авторов новой работы, профессор физики в Пенсильванском университете Дэвид Вайс. — Спины бозонов всегда целые, и они могут принимать одно и то же квантовое состояние. Чего не скажешь о фермионах, чьи спины полуцелые, а сами частицы при этом не могут находится в одном и том же состоянии. Если частицы достаточно сильно охладить или сжать, бозоны поведут себя совершенно не так, как фермионы. Первые образуют конденсат Бозе — Эйнштейна, в котором все частицы находятся в одном и том же квантовом состоянии. Фермионы, напротив, начнут по очереди занимать свободные квантовые состояния, образуя так называемую ферми-жидкость».

Исследователи теперь экспериментально доказали, что, если заставить бозоны перемещаться только в одном измерении, они начнут вести себя как ферми-жидкость. Это явление было предсказано еще в 1960-х годах. Впервые увидеть его удалось в 2004 году, но только теперь исследователи смогли подробнее изучить его и показать.

В обычном трехмерном пространстве бозоны не могут вести себя так же, как фермионы, так как для этого им требуется слишком много энергии, и гораздо более выгодно существовать в виде конденсата Бозе — Эйнштейна. В новой работе ученые создали массив ультрахолодных бозонных атомов, находящихся в состоянии одномерного газа — так называемый бозе-газ. Это удалось сделать с помощью оптической решетки, которая может захватывать атомы с помощью лазерного света.

В световой ловушке система находится в равновесии. При этом в сильно взаимодействующих бозе-газах наблюдается то же пространственное и энергетическое распределение бозонов в пространстве, что и у фермионов, однако распределение скоростей остается различным. В одном из экспериментов ученые изменили параметры ловушки и позволили бозонам двигаться в двух измерениях. При этом распределение скоростей бозонов плавно перешло в идентичное фермионам. Авторы проследили эту трансформацию и выяснили все детали так называемого процесса «фермионизации». Результаты работы найдут применение не только в фундаментальной науке, но и, например, при создании квантовых компьютеров.

Бозоны оказались способны вести себя как фермионы

3 ответа к “Бозоны оказались способны вести себя как фермионы”

Это хорошо, что бозоны оказались способны вести себя как фермионы! Хорошо!!

Скорее всего вы правы, нет причин не верить вам. Однако, что такое бозоны и фермионы, я не знаю. Да и, если честно, знать не хочу 🙂

Магазин «Азимут». Стройматериалы в Минске с доставкой купить https://azimyt.by/

Теги записи: стройматериалы в минске с доставкой

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.