Fiziklər fraksiya fermi dənizi adlanan qəribə yeni kvant vəziyyəti yaradırlar

Fiziklər, zərrəciklərin qurulmuş nəzəriyyələrə meydan oxuyan şəkildə təşkil olunduğu qəribə yeni kvant davranışı formasını aşkar etdilər. Daha da təəccüblüdür ki, hissəciklər son dərəcə enerjili bir vəziyyətə salınsalar da, diqqətəlayiq bir gizli nizam saxlayırlar.

Physical Review Letters jurnalında dərc olunan araşdırmada Hanns-Kristof Naqerlin başçılıq etdiyi qrupun tədqiqatçıları CNRS və Paris-Dauphine Universitetinin nəzəri fiziki Alvise Bastianello ilə birlikdə "fraksiya Fermi dənizi" kimi tanınan ekzotik kvant vəziyyətinin necə qurulacağını təsvir edirlər.

Sıçrayış ultrasoyuq sezium atomlarının bir-birini nə qədər güclü çəkdiyini və ya dəf etdiyini dəfələrlə dəyişdirərək normal şərtlərdən kənara itələməkdən ibarətdir. Sadəcə nizamsız olmaq əvəzinə, hissəciklər alimlərin ənənəvi olaraq tədqiq etdiyi kvant sistemlərindən fərqli davranan qeyri-adi konfiqurasiyaya çevrilirlər.

Nəzəri tapıntılar Eksperimental Fizika Departamentində Nägerlin komandası tərəfindən aparılan son eksperimental tədqiqatların əsasını təşkil edir.

Adi şəraitdə kvant hissəcikləri, xüsusən də son dərəcə aşağı temperaturda necə təşkil olunduğunu müəyyən edən yaxşı qurulmuş qaydalara əməl edir.

Əhəmiyyətli bir nümunə, elektronları ehtiva edən hissəciklər kateqoriyası olan fermionları əhatə edir. Bu hissəciklərin hamısı eyni kvant vəziyyətini tuta bilməz, ona görə də onlar mövcud enerji səviyyələrini xüsusi məhdudiyyətlərə uyğun doldururlar. Çox aşağı temperaturda bu tənzimləmə fiziklərin Fermi dənizi adlandırdıqları şeyi əmələ gətirir.

Bəs tədqiqatçılar normal olaraq hissəciklərin necə davrandığını tənzimləyən şərtləri qəsdən pozduqda nə baş verir?

Alvise Bastianello izah etdiyi kimi: "Məsələn, fermionlar mövcud enerji vəziyyətlərinə səliqəli şəkildə yığılaraq "Fermi dənizi" adlandırırlar. Bəs əgər biri qarşılıqlı əlaqədə olan atomları ekstremal şəraitdə davamlı dövrə vurmağa məcbur edərsə, onları bir-birini güclü itələməkdən bir-birini güclü şəkildə cəlb etməyə rəvan dəyişərsə nə olar?"

Bu ehtimalı araşdırmaq üçün tədqiqatçılar birölçülü sistemlə məhdudlaşan ultrasoyuq sezium atomlarını tədqiq ediblər. Bu o deməkdir ki, atomlar tək istiqamət üzrə hərəkət etməklə məhdudlaşır və onların kvant qarşılıqlı təsirlərinin müstəsna nəzarətlə öyrənilə biləcəyi mühit yaradır.

Komanda güclü itələmə və cazibə arasında dövr edərək, bu atomlar arasındakı qarşılıqlı təsirlər dəfələrlə tənzimləndikdə nə baş verdiyini araşdırdı.

Onların hesablamaları gözlənilməz bir şey ortaya çıxardı. Sistem üçün mövcud olan ən aşağı enerji konfiqurasiyası olan əsas vəziyyətdən başlayaraq, atomlar əsas təşkilini itirmədən yüksək həyəcanlı vəziyyətə gətirilə bilər.

Tədqiqatçılar bu qeyri-adi tənzimləməni fraksiya Fermi dənizi adlandırırlar, çünki onun hissəcikləri kvant vəziyyətlərinin necə tutulduğunu tənzimləyən dəyişdirilmiş qaydaya tabe olur.

Bu araşdırmanın aparıcı müəllifi Yi Zeng deyir: "Sadəcə sistemi qızdırmaq əvəzinə, qarşılıqlı əlaqə dövrü atomları yeni çoxbədənli vəziyyətə gətirir". "Bu, bizə adi tarazlıq paradiqmalarından kənarda kvant materiyasını araşdırmaq üçün idarə olunan bir yol verir."

Fraksiyalı Fermi dənizinin ən maraqlı xüsusiyyətlərindən biri, sistem tarazlıqdan uzaqlaşsa da, hissəciklərinin mütəşəkkil qalmasıdır.

Fizikada tarazlıq sistemin ümumi xassələrinin sabit tarazlığa çevrildiyi bir vəziyyəti təsvir edir. Tarazlıqdan uzaq olan sistemlər mürəkkəb və gözlənilməz şəkildə davrana bilər ki, bu da onları başa düşməyi xüsusilə çətinləşdirir.