Впервые зафиксированы таинственные частицы-призраки

Ученые Австралийского национального университета впервые наблюдали эффект истощения конденсата Бозе — Эйнштейна — особого агрегатного состояния материи, в котором квантовые эффекты проявляются на макроуровне. Были зафиксированы таинственные частицы-призраки, которые выталкиваются из конденсата и чье поведение необъяснимо в рамках современных представлений. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

Для наблюдения неуловимых частиц-«беглецов» исследователи создали бозе-конденсат, состоящий из поляритонов — квазичастиц, возникающих при взаимодействии фотонов с квантами возбуждения среды (фононами, экситонами, плазмонами и другими). Конденсат испускал свет, который был заблокирован с помощью кромки лезвия, подобно тому, как Луна заслоняет солнце во время солнечного затмения. Это позволило ученым зафиксировать ранее невидимые частицы, которые были «изгнаны» из конденсата из-за квантовых флуктуаций.

Свойства экситон-поляритонных конденсатов, представляющих собой неравновесную квантовую жидкость, могут варьироваться от более вещественных до «светоподобных». В первом случае они вели себя так, как описывает теория для конденсатов в условиях теплового равновесия. Однако поведение «светоподобных» конденсатов не вписывалось ни в одну из современных теорий.

Конденсат Бозе-Эйнштейна представляет собой фазовое состояние вещества, образованное бозонами — частицами, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии (грубо говоря, их принципиально нельзя отличить одну от другой даже по положению в пространстве). Это отличает бозоны от фермионов (например, электронов), в отношении которых действует принцип запрета Паули. Бозе-конденсаты могут вести себя как жидкости, квантовые свойства которых (например, сверхтекучесть) видны невооруженным глазом.