Завершение жизни квазичастиц: ученые нашли способы изучить этот процесс

В больших системах в квантовой механике при взаимодействии частиц возникает особенное явление. Оно заключается в том, что группы частиц начинают вести себя,

В больших системах в квантовой механике при взаимодействии частиц возникает особенное явление. Оно заключается в том, что группы частиц начинают вести себя, как отдельные частицы. Такие группы физики называют квазичастицами. Сведения об их свойствах могут быть важным ключом к пониманию управления технологически важными квантовыми эффектами. В их числе – сверхпроводимость и сверхтекучесть.

Ученые считают, что квазичастицы полезны только до момента, когда они прекращают свой жизненный путь. У многих квазичастиц этот порог наступает, когда они считаются еще молодыми – их жизнь продолжается всего несколько мгновений, длящихся меньше одной секунды.

Исследователи из Университета Мошана решили изучить этот необычный процесс и выяснить – как умирают квазичастицы. Основная версия приводит к распаду, обычно так ведет себя квазичастица с низкой энергией. Но это происходит по вине многочастичной дефазировки. Она представляет собой разупорядочение составляющих квазичастиц, и этот процесс происходит сам по себе, естественным образом с течением определенного промежутка времени. По мере того, как беспорядок усиливается, исчезает и ранее присущее свойство квазичастицы с обычной частицей.

И в конце концов, неизбежный эффект многочастичной дефазировки уничтожает квазичастицу. Этот эффект незначительный. Но исследователи доказали, что дефазировка многих тел способна доминировать над другими формами квазичастичного уничтожения, воспринимаемого как смерть квазичастицы.

Исследователи провели эксперимент с особенно «чистой» квазичастицей. Она состоит из примеси ультрахолодном атомарном газе. В этом состоянии им удалось найти убедительные доказательства многочастичной дефазировки. Это же явление подтвердилось и в предыдущих экспериментальных результатах. Сосредоточившись на этом случае, ученые выяснили, что ультрахолодный атомарный газ представляет собой море Ферми.

Примесь в море Ферми порождает квазичастицу, известную как отталкивающий ферми-полярон. Это сложная квазичастица, изучить в теории и в рамках экспериментов которую крайне сложно.

Созданная исследователями модель показала демонстрирует эффекты многочастичной дефазировки в отталкивающем ферми-поляроне. И эти доказательства оказались более вескими, чтобы принять факт - многочастичная дефазировка является фундаментальной для природы квазичастиц.

Последнее


ТОП недели