Физики впервые теоретически доказали возможность образования нового состояния вещества — квантовых капель, состоящих одновременно из двух типов элементарных частиц: бозонов и фермионов. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, на которое ссылается IFLScience.
Обычно бозоны могут находиться в одном квантовом состоянии, тогда как фермионы — нет. При температурах, близких к абсолютному нулю, бозоны формируют так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна — пятое состояние вещества. До сих пор считалось, что создать стабильную квантовую каплю из обоих типов частиц практически невозможно из-за слабого взаимодействия между ними.
Однако, по словам авторов исследования, им удалось показать, что при определённых условиях эти частицы могут объединяться в устойчивую структуру. Квантовая капля формируется благодаря гравитационному притяжению между бозонами и фермионами, а импульс фермионов не даёт капле сжаться под действием этой силы.
Учёные отмечают, что ранее подобные системы описывались только для слабых взаимодействий, но их новый подход позволяет исследовать, что происходит при значительно более сильных взаимодействиях. Именно в таких условиях и возникает новое квантовое состояние, которое не подчиняется законам классической физики. Исследователи сравнивают этот процесс с фазовым переходом — например, когда вещество переходит из жидкого состояния в газообразное.
"Два абсолютно разных типа частиц могут идеально уравновешивать друг друга и образовывать стабильную квантовую каплю", — подчёркивают авторы работы.
По оценке физиков, их теорию можно проверить уже сейчас с помощью имеющихся экспериментальных установок. Изучение свойств квантовых капель может открыть новые возможности для создания квантовых материалов, которые будут применяться в будущих технологиях — в частности, в квантовых вычислениях и сенсорах.