Немецким физикам удалось смоделировать образование квазичастиц в ультрахолодном квантовом газе в режиме реального времени. С подробностями исследования можно ознакомиться в журнале Science. Кратко о работе сообщает Indicator.ru.

Понятие «квазичастица» позволяет упростить описание квантовых систем, в которых взаимодействуют твердые тела. Например, при движении электрона через что-то твердое он поляризуется из-за своего заряда. Это «облако поляризации» движется вместе с электроном, и в результате такой электрон «в оболочке» становится квазичастицей или поляроном (полярон — квазичастица в кристалле, состоящая из электрона и сопровождающего его облака поляризации). «Вы можете представить себе лыжника в снежный день. Он окружен облаком снежных кристаллов. Вместе они образуют систему, которая обладает свойствами, отличными от лыжника без облака», — объяснил один из авторов исследования Рудольф Гримм, профессор Института экспериментальной физики Инсбрукского университета.

В своем эксперименте ученые решили наблюдать за рождением квазичастицы. Однако такой процесс длится лишь сто аттосекунд, и уследить за ним крайне сложно. Для моделирования схожих условий ученые решили использовать ультрахолодные квантовые газы. Такие газы идеальны для проведения экспериментов и изучения физических явлений в твердотельных материалах. Физики могут сами контролировать процессы в такой среде, изменять состояния и вмешиваться во взаимодействие между частицами в газах. Ученые наполнили вакуумную камеру ультрахолодным квантовым газом, состоящим из атомов лития, а также атомов калия, расположенных по центру. Для обоих типов атомов физики использовали изотопы, которые принадлежат к тому же классу, что и электроны. Ученые зафиксировали, что поляроны в такой среде образовались за несколько микросекунд.

«Проследить за динамикой процесса во всех деталях нам пока не удалось, однако мы впервые смогли наблюдать рождение полярона в режиме реального времени», — отметил Гримм.