
Физики из Германии смогли впервые экспериментально получить
капли «квантовой жидкости», состоящие из «магнитных» атомов диспрозия 164Dy
, которые остаются стабильны некоторое время даже без использования оптических
ловушек. По мнению авторов, такие системы являются хорошими модельными
объектами для проверки различных современных физических теорий: от
высокотемпературной сверхпроводимости до теории суперструн. Работа опубликована
в журнале Nature.
Квантовая жидкость — это такое состояние материи, при
котором квантовые эффекты начинают оказывать влияние на макроскопические
свойства вещества. Строго говоря, от общепринятого определения «жидкости» в этих объектах остается только требование достаточно слабых взаимодействий между отдельными ее частицами: сильнее, чем в системах во свойствами газов, но слабее, чем в твердых телах. При этом они могут состоять из самых разных частиц и даже квазичастиц, выглядеть как жидкость со странным свойствами (сверхтекучий гелий) или распространяться внутри твердого тела (куперовские пары в сверхпроводниках).
Квантовой жидкость становится тогда, когда расстояние между
частицами в ней становится сопоставимо с длиной волны (волны де Бройля),
отражающей волновые свойства составляющих жидкость частиц. Например, переохлажденных
атомов 164Dy. Другими словами, частицы квантовой жидкости
должны взаимодействовать друг с другом достаточно слабо, чтобы не
конденсироваться в кристалл, но при этом находиться на таком близком расстоянии
друг от друга, чтобы их волновые свойства влияли друг на друга.
Достигнутая в последние годы экспериментальная возможность
контролируемым образом менять плотность и параметры взаимодействий в атомных
газах и жидкостях делает эти объекты идеальными модельными системами для
изучения различных явлений на квантовом уровне. Например, открытым до сих пор
остается вопрос о том, при каких условиях многочастичная квантовая система
может оставаться стабильной. Частным случаем этой проблемы является вопрос об
устойчивости капель квантовых жидкостей. Решение этих проблем может пригодиться
не только для теоретической физики, но также может помочь в создании устройств, в
основе которых лежат как раз многочастичные квантовые системы — квантовых компьютеров (см. наш материал Квантовая азбука: «Компьютер»).
