Физики «встряхнули» конденсат Бозе-Эйнштейна

Распад одного конденсата на множество конденсатов. Компьютерное моделирование
Иллюстрация D.Vorberg et al.

Физики изучили воздействие периодической внешней силы на конденсат Бозе-Эйнштейна. Такое воздействие, по их словам, можно представлять как обычную физическую встряску конденсата. Статья ученых появилась в журнале Physicale Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте Американского физического общества.

Конденсат Бозе-Эйнштейна представляет собой систему, состоящую из бозонов, охлажденных до близкой к абсолютному нулю. При таком охлаждении подавляющее большинство частиц оказывается в состоянии с минимальной энергией. Как следствие, квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. За получение этого конденсата в лаборатории в 1995 году Эрик Корнелл и Карл Виман были удостоены Нобелевской премии по физике 2001 года.

Как показали ученые в новой работе, воздействие периодической внешней силы приводит к «расщеплению» минимальных уровней. Конденсат разбивается на области, в которых частицы находятся на одном и том же новом уровне. Ученые говорят, что каждая из этих областей ведет себя как конденсат Бозе-Эйнштейна.

Свои выводы ученые подкрепили компьютерным моделированием. В частности, им удалось продемонстрировать динамику поведения такого конденсата - в нем частицы постоянно перетекают из области в область. Исследователи обнаружили также, что количество новых конденсатов всегда нечетно. Если количество областей четно, то некоторые достаточно быстро теряют все бозоны, пока число областей опять не станет нечетным.

По словам ученых, следующим шагом в исследовании должна стать экспериментальная проверка теоретических выводов. Проверить их предлагается на известной экситонной модели конденсата Бозе-Эйнштейна. Роль бозонов в этой модели играют экситоны - квазичастицы в полупроводнике, состоящие из связанных дырки и электрона. Встряску при этом предлагается моделировать с помощью лазера. Насколько хорошо такая модель будет соотносится с теорией, ученые ответить пока затрудняются.

В конце ноября исследователи из Австралии и Великобритании предложили способ пронаблюдать за конденсатом напрямую. Для этого ученые предложили использовать так называемую динамическую стабилизацию конденсата с помощью лазерного луча.