Физики создали странное новое квантовое состояние, называемое дробным ферми-морем

Физики из группы Ханнса-Кристофа Негерля вместе с теоретиком Альвизе Бастианелло описали в «Физический обзор букв» способ создать экзотическое квантовое состояние — «дробное ферми-море» — в одномерной системе ультрахолодных атомов цезия. Исследователи многократно меняли силу взаимодействия атомов от сильного отталкивания к сильному притяжению и показали, что вместо простого нагрева или беспорядка система перестраивается в сильно возбужденную конфигурацию с видимым скрытым порядком; это бросает вызов привычным представлениям о ферми-море и равновесных квантовых системах.

В обычных условиях фермионы, включая электроны, заполняют доступные энергетические уровни и образуют ферми-море. В новой работе атомы цезия были ограничены одномерным движением, что позволило точно управлять их взаимодействиями. Расчеты выявили измененное правило заполнения квантовых состояний, а также характерные осцилляции Фриделя и необычное ослабление корреляций с расстоянием даже при слабом отталкивании. Эти признаки отличаются от предсказаний теории жидкости Томонаги — Латтинжера, поэтому состояние указывает на ранее не изученный тип квантового поведения, а его коллективные возбуждения, возможно, заслуживают названия «суперфермионы».

По словам авторов, дробное ферми-море представляет собой экзотическую критическую фазу квантовой материи, которую можно исследовать с помощью квантовой симуляции. Публикация закладывает теоретическую основу; сопутствующее исследование об экспериментальной реализации проходит рецензирование. В перспективе это расширит возможности изучения сильно возбужденных неравновесных систем, скрытого порядка и новых коллективных квазичастиц за пределами существующих парадигм.