Разные квантовые частицы могут образовать самоподдерживающуюся каплю

В обычном мире жидкость без контейнера растекается. В квантовом мире ультрахолодных атомов это правило нарушается: при определённых условиях смесь атомов может образовывать самоподдерживающиеся капли, которые не расплываются даже без ограничивающего потенциала. Новое исследование, описанное на Phys.org, детально изучает механизмы стабильности этих «квантовых капель» и их поведение при столкновениях.

Квантовые капли образуются в смеси двух компонентов бозе-газов, находящихся при температурах в нано- и пикокельвины — в миллиарды раз холоднее, чем межзвёздное пространство. При подборе коэффициентов рассеяния (управляющих взаимодействием атомов) между двумя видами атомов возникает тонкий баланс: притяжение от межвидового взаимодействия компенсируется отталкиванием от квантовых флуктуаций нулевой точки (так называемые Lee-Huang-Yang-поправки). Именно этот баланс создаёт стабильную каплю без внешнего удерживающего поля.

В новых экспериментах исследователи изучали:

— столкновения квантовых капель: при малых скоростях они объединяются, как классические жидкостные капли; при больших — рассеиваются или образуют переходные состояния; — зависимость плотности капли от числа атомов — обнаружена жидкостная «несжимаемость»; — время жизни капель при разных условиях.

Квантовые капли интересны как модельные системы для изучения квантовых многочастичных эффектов, недоступных другими способами. Возможные аналогии с ядерной физикой (ядро как квантовая капля нуклонной жидкости) делают их исследование полезным и для теории атомного ядра.

Ранее pronedra.ru писал о плавлении кристалла пространства-времени.