Физики решают квантовую загадку, которая ставила ученых в тупик десятилетиями

Физики из Гейдельбергского университета разработали теоретическую основу, которая впервые объединяет два, казалось бы, несовместимых описания поведения примесей в квантовых многочастичных системах. Работа объясняет, как одна и та же частица может вести себя либо как свободно движущийся объект, формирующий квазичастицу (полярон Ферми), либо как почти неподвижная примесь, разрушающая квазичастицы.

Долгое время считалось, что лёгкая примесь, движущаяся в «море» фермионов, формирует квазичастицу, в то время как чрезвычайно тяжёлая примесь замирает на месте, вызывая «катастрофу ортогональности Андерсона» и разрушая квазичастицы. Ключевым открытием новой теории стало понимание, что даже тяжёлые примеси совершают микроскопические движения, создающие энергетическую щель, которая позволяет квазичастицам возникать даже в сильно коррелированной среде.

Новая теория предлагает гибкий инструмент для описания примесей в различных измерениях и типах взаимодействий. Результаты имеют прямое значение для экспериментов с ультрахолодными атомными газами, двумерными материалами и новыми полупроводниками, углубляя теоретическое понимание квантовых систем.