Kvant fizikasida ajoyib kashfiyot: Kasr Fermi dengisi

Sizga bir narsa aytmoqchiman — kvant fizikasi olamida shu atrofda bo'layotgan voqeadan so'ng, boshim chindan ham aylanyapti.

Olimlar "kasr Fermi dengisi" deb atayotgan narsani yaratdilar — va bu haqiqatan ham g'alati. Kitoblarni yangilash kerak bo'lishi mumkin, deb aytishadi.

Fermi dengisi: zarrachalar qoidaga bo'ysunadigan olam

Buni sizga tushunarli qilib tushuntirishga harakat qilaman.

Maktabda elektronlar atom atrofida qobiqlarda aylanishini o'rganganingizni bilasiz. Ammo kvant darajasida vaziyat bundan ko'ra tartibliroq. Ma'lum bir zarrachalar — "fermionlar" (elektronlar ham shular jumlasidan) — o'zlarini juda qat'iy qoidalarga bo'ysundiradi, ayniqsa harorat juda past bo'lganda.

Bu zarrachalar teatrdagi o'rinlarni egallovchi odamlar kabi, mavjud energiya darajalariga joylashadi. Bir xil joyni ikkita zarracha egallay olmaydi. Past haroratdagi bu tartibli joylashuv — fiziklar buni "Fermi dengisi" deb atashadi.

Chiroyli va tartibli tizim. Ammo ish qiziqarli tomoniga o'tadi.

Tizimni buzganda nima bo'ladi?

Tadqiqotchilar — Hanns-Christoph Nägerl jamoasi va nazariyotchi Alvise Bastianello boshchiligida — bu tartibli tizimni kuchli "itarshanda" nima bo'lishini bilmoqchi bo'ldilar. Ular o'ta sovuq seziy atomlarini ikki holat orasida qayta-qayta almashdilar: birida atomlar bir-birini kuchli itaradi, ikkinchisida — kuchli tortadi.

Bu shunday bo'ladiki, go'yo mukammal terilgan bloklar minorasini doimiy qilib turibsiz. Natija toza tartibsizlik bo'lishi kerak, to'g'rimi?

Anashu bo'lishi kerak edi.

Ammo... bo'lmadi.

Kasr Fermi dengisi: tartibsizlikdagi tartib

Zarrachalar xaosga qulamasdan, butunlay yangi holatga o'tdi. Tadqiqotchilar buni "kasr Fermi dengisi" deb atashadi — chunki zarrachalar odatiy kvant qoidalarining o'zgartirilgan versiyasiga bo'ysunadi.

Bu haqiqatan ham kutilmagan natija. Tadqiqotchilarning biri shunday dedi: "Bu holat juda qo'zg'algan, lekin tasodifiy emas. Uning ichida yashiringan tartib bor — bu tartib korrelyatsiyalarda ko'rinadi."

Zo'r, to'g'rimi? Tizim faollashtirilgan, "muvozanat" holatidan uzoqlashtirilgan — ammo baribir ostida yashirin tuzilma saqlanib qolgan.

Bu nega muhim?

Nima uchun bu meni shunchalik hayratlantirishini aytaman: biz aslida mavjud nazariyalar bashorat qilmagan yangi kvant xulq-atvorini kashf qildik.

Tadqiqot guruhi zarrachalar bir-biri bilan qanday bog'liq ekanligida o'ziga xos naqshlarni topdi — "Freydel tebranishlari" deb ataladigan ripple shaklidagi o'zgarishlar ham bor — va bular bizning standart modellarimizga to'g'ri kelmaydi.

Bir o'lchamli kvant tizimlari uchun odatda Tomonaga-Luttinger suyuqlik nazariyasi ishlatiladi. Ammo bu yangi kasr Fermi dengisi bu qolipga mos kelmayapti.

Bu fan uchun nima anglatadi?

Rostini aytsam, bu fiziklar uchun yangi o'yin maydoni ochadi.

Qo'zg'algan kvant holatlarini yaratish va ular ichidagi yashirin tartibni o'rganish — bu kvant moddasini o'rganishning yangi usuli. Bu shunday ki, xonadonning barchasini xaritada bo'lgan deb o'ylardingiz, lekin to'satdan yangi xona topdingiz.

Bundan tashqari, kvant tizimini kuchli buzganingizda ham tabiat tuzilma qo'yish yo'lini topadi — bu haqiqatan ham chiroyli. Bu bizga koinot biz o'ylagandan ko'ra g'alatiroq va nafisroq ekanini eslatadi.

Tadqiqotchilarning o'zlari aytishicha, bu "kvant moddasini odatiy muvozanat paradigmalaridan tashqarida o'rganishning nazorat qilinadigan usuli" — ya'ni ilmiy tilda aytganda, "buni yillar davomida o'rganish uchun yangi narsa topdik".

Bu qayerga borishini kuzatib turaman. Agar siz ham meni kabi bu soha haqida qiziqsangiz, siz ham shunday qiling.

Manba: ScienceDaily