Физики обнаружили дробное море Ферми в квантовом газе

В ходе эксперимента физики поместили атомы цезия в одномерную ловушку, где частицы-фермионы обычно заполняют энергетические уровни слой за слоем. Команда под руководством Ханнса-Кристофа Нэгерля начала многократно менять знак взаимодействия между атомами, переключаясь между сильным притяжением и отталкиванием. Ожидалось, что такой процесс приведет к хаосу и нагреву системы, однако атомы перешли в упорядоченное состояние с пониженным заполнением уровней.

Это явление выходит за рамки теории Томонаги — Латтинджера, которая традиционно описывает поведение одномерных квантовых систем. Новая фаза характеризуется специфическими осцилляциями Фриделя и нетипичными корреляциями, указывающими на наличие скрытого порядка. Как отметил теоретик Йи Цзэн, подобные циклы взаимодействий позволяют перераспределять атомы в уникальные многочастичные конфигурации, недоступные в условиях равновесия. По предложению экспериментаторов, квазичастицы в этой фазе получили название «суперфермионы». Полученные данные открывают путь к созданию новых типов квантовых симуляторов, способных моделировать материю за пределами стандартных физических парадигм.