Из России с теорией: Физики воссоздали квазичастицы Льва Ландау с помощью сверххолодных квантовых газов

Команда физиков под руководством Рудольфа Гримма применила сверххолодные квантовые газы для имитации действия электронов в твердых веществах, воплотив в жизнь теоретические квазичастицы, описанные Львом Ландау. Эксперимент показал, что эти квазичастицы могут проявлять как притягивающие, так и отталкивающие взаимодействия, что подчеркивает ключевую роль квантовой статистики в их поведении.

Электрон, двигающийся через твердое тело, создает поляризацию в окружающей среде из-за своего электрического заряда. Российский физик Лев Ландау расширил описание таких частиц, учитывая их взаимодействие с окружающей средой, и ввел понятие квазичастиц. Более десяти лет назад команда под руководством Рудольфа Гримма успешно создала такие квазичастицы, имитируя их притягивающие и отталкивающие взаимодействия с окружающей средой.

Для этого ученые использовали сверххолодный квантовый газ из атомов лития и калия в вакуумной камере. С помощью магнитных полей они контролировали взаимодействие между частицами, а с помощью радиочастотных импульсов заставляли атомы калия притягивать или отталкивать окружающие их атомы лития.

Теперь ученые смогли одновременно создать несколько таких квазичастиц в квантовом газе и наблюдать их взаимодействие друг с другом. Рудольф Гримм отметил: "Мы видим притягивающее взаимодействие в бозонных поларонах и отталкивающее взаимодействие в фермионных поларонах. Здесь квантовая статистика играет решающую роль."

Это поведение, которое в принципе уже следует из теории Ландау, было впервые продемонстрировано в эксперименте. Теоретические расчеты для этого были выполнены коллегами из Мексики, Испании и Дании.