|
Физик предложил новое состояние вещества
|
|
|
|
Старший научный сотрудник Института теоретической и прикладной электродинамики РАН и представитель кафедры электродинамики сложных систем и нанофотоники МФТИ Александр Рожков предположил возможность существования фермионной материи в новом состоянии — в виде одномерной жидкости. Такое состояние нельзя описать в рамках существующих моделей. Работа ученого появилась в журнале Physical Review Letters и на arXiv.org.
|
|
|
|
Новое состояние вещества, возможно, удастся создать с помощью магнитной ловушки, удерживающей в магнитном поле охлажденные атомы. Как отмечает сам автор исследования, одномерная жидкость — это не обязательно привычное нам состояние вещества. Термин «жидкость» с равным успехом относится к моделям, описывающим многочастичные системы с межчастичным взаимодействием. Эти модели могут описывать вполне обыденные объекты — электроны в проводниках — и весьма необычные — нанотрубки, листы графена или нанопроволоку.
|
 |
|
Фермионный конденсат — шестое из известных состояний вещества, обнаруженный после твердого, жидкого, газообразного, плазмы и конденсата Бозе-Эйнштейна — был открыт в 2003 году рядом американских физиков.
|
|
|
| «Сейчас есть две модели фермионной материи, так сказать, общего положения:
ферми-жидкость (работает в трех- и двумерном пространстве) и жидкость Томонаги-Латтинжера
(работает в одномерном). Я показал, что в одномерности можно, подстраивая
взаимодействие, получить еще одно состояние одномерной материи, которая
похожа на обе эти модели, но не сводится ни к той ни к другой. Обнаруженную
систему я предложил называть квази-ферми-жидкостью. Поскольку требуется
аккуратная подстройка взаимодействия, моя квази-ферми-жидкость не есть система
общего положения. Возможно поэтому она была обнаружена лишь спустя полвека
после описания жидкостей Ферми и Томонаги-Латтинжера», — рассказал сам Александр
Рожков пресс-службе МФТИ, для проведения эксперементов ему потребовалось
новые еврокубы купить в москве.
|
|
|
|
Описываемая ученым материя состоит из фермионов — частиц с полуцелым спином. По законам квантовой механики, поведение вещества из фермионов отличается от поведения вещества из бозонов, частицы которого обладают целым спином.
|
|
|
|
Разберем разницу между фермионными и бозонными жидкостями на примере жидкого гелия. Атом изотопа гелий-4 имеет бозонное ядро, поэтому образует бозе-жидкость, которая испытывает бозе-конденсацию при температурах ниже 2,17 кельвина. Конденсат бозе-жидкости обладает сверхтекучестью: может протекать сквозь любые щели, не встречая сопротивления. Изотоп гелия-3 обладает фермионным ядром, поэтому образует ферми-жидкость. Чтобы перевести ее в сверхтекучее состояние, необходимо охладить ее до 0,0025 кельвина, то есть на три порядка ниже. На микроскопическом уровне сверхтекучесть гелия-3 и гелия-4 крайне различаются.
|
|
|
|
Рожков объясняет, что в условиях низких температур и в сильном магнитном поле фермионы ведут себя так, словно у них нет спина. Это упрощает их моделирование без жертв точности.
|
|
|
|
«При достаточно низкой температуре все фермионы выстроят свои спины по полю. Тогда можно будет считать, что фермионы теряют спин, поскольку переворот спина требует слишком большой энергии. Конечно, в реальных веществах — это очень серьезное ограничение на температуру и силу магнитного поля. Однако подобное приближение достаточно распространено в качестве модели для первой попытки. Оно облегчает теоретический формализм, при этом не выбрасывает с водой и ребенка».
|
|
|
|
Получить новое состояние одномерной жидкости можно, по ранним предположениям, с использованием охлажденных до крайне низких температур атомов в магнитных ловушках — нормальная практика для квантовых манипуляций. Практическое применение открытия пока не обещает ничего интересного даже по мнению автора:
|
|
|
|
«Обычно в почти любой современной работе, как теоретической, так и экспериментальной, обещают приложения. Но на данном этапе я бы не слишком напирал на прикладные аспекты как моей, так и родственных работ. Я обнаружил экзотического мутанта, не похожего ни на что уже известное. А будет ли с этого прикладной навар, другой вопрос. В данный момент я думаю, что не будет».
|
|
|
|
С другой стороны, нельзя не отметить, что открытие Рожкова прокладывает путь к совершенно новому способу мышления в области физики элементарных частиц. И хотя автор не хочет рассуждать о возможности применения одномерной жидкости, само открытие может помочь в разработке космического лифта, для которого, как мы знаем, необходимо множество мелкоразмерных углеродных нанотрубок. В любом случае новое состояние вещества — это очень неплохая находка.
|
|
|
|
http://hi-news.ru/science/rossijskij-fizik-predlozhil-novoe-sostoyanie-veshhestva.html
|
