Фізики вперше теоретично довели можливість утворення нового стану речовини — квантових крапель, які складаються одночасно з двох типів елементарних частинок: бозонів і ферміонів. Про це йдеться у дослідженні, опублікованому в журналі Physical Review Letters, на яке посилається IFLScience.
Зазвичай бозони можуть перебувати в одному квантовому стані, тоді як ферміони — ні. При температурах, близьких до абсолютного нуля, бозони формують так званий конденсат Бозе-Ейнштейна — п’ятий стан речовини. Дотепер вважалося, що створити стабільну квантову краплю з обох типів частинок практично неможливо через слабку взаємодію між ними.
Однак, за словами авторів дослідження, їм вдалося показати, що за певних умов ці частинки можуть об’єднуватися у стійку структуру. Квантова крапля формується завдяки гравітаційному тяжінню між бозонами і ферміонами, а імпульс ферміонів не дає краплі стиснутися під дією цієї сили.
Вчені зазначають, що раніше подібні системи описувалися лише для слабких взаємодій, але їхній новий підхід дозволяє дослідити, що відбувається при значно сильніших взаємодіях. Саме в таких умовах і виникає новий квантовий стан, який не підкоряється законам класичної фізики. Дослідники порівнюють цей процес із фазовим переходом — наприклад, коли речовина переходить з рідкого стану в газоподібний.
"Два абсолютно різні типи частинок можуть ідеально врівноважувати одне одного та утворювати стабільну квантову краплю", — підкреслюють автори роботи.
За оцінкою фізиків, їхню теорію можна перевірити вже зараз за допомогою наявних експериментальних установок. Вивчення властивостей квантових крапель може відкрити нові можливості для створення квантових матеріалів, які застосовуватимуться у майбутніх технологіях — зокрема, у квантових обчисленнях і сенсорах.