Теоретические расчеты, предсказывающие существование нового состояния материи, опубликованы в журнале Physical Review Letters российским ученым - Гранит науки - 2014-06-25

Исследователь с кафедры электродинамики сложных систем и нанофотоники Московского физико-технического института (МФТИ), старший научный сотрудник Института теоретической и прикладной электродинамики РАН Александр Рожков (Alexander Rozhkov) представил расчеты, из которых следует возможность существования фермионной материи в ранее неизвестном состоянии - в виде одномерной жидкости, которую нельзя описать в рамках существующих моделей, сообщает пресс-релиз ФизТеха и портал Phys.org. Как пояснил сам Рожков, одномерная жидкость - это не обязательно то состояние вещества, которое можно наблюдать невооруженным глазом в макроскопическом масштабе. Термин «жидкость» следует понимать расширительно: он относится к моделям, описывающим многочастичные системы с межчастичным взаимодействием. Такие модели могут описывать как хорошо знакомые объекты, вроде электронов в проводниках, так и необычные, вроде нанотрубок, листов графена или нанопроволок. «Сейчас есть две модели фермионной материи: ферми-жидкость (работает в трех- и двумерном пространстве) и жидкость Томонаги-Латтинжера (работает в одномерном). Я показал, что, подстраивая взаимодействие, можно получить еще одно состояние одномерной материи, которая похожа на обе эти модели, но не сводится ни к той, ни к другой», - говорит Рожков. Обнаруженную систему он предлагает называть квази-ферми жидкостью.

Как следует из названия системы, описываемая материя состоит из фермионов. Фермионами называют частицы с полуцелым спином: спин, квантовая характеристика частицы, равен не целому числу, а полуцелому («полуцелым» называется сумма целого числа и 1/2). Согласно законам квантовой механики, поведение фермионного вещества отличается от поведения вещества, состоящего из бозонов, частиц с целым спином. Это поясняется на примере жидкого гелия: атом изотопа гелий-4 имеет бозонное ядро, поэтому образует бозе-жидкость, которая испытывает бозе-конденсацию при температурах ниже 2,17 Кельвина. Сконденсированная бозе-жидкость сверхтекуча, то есть протекает через любые щели без сопротивления. А гелий-3 имеет фермионное ядро, поэтому образует ферми-жидкость. Для перевода гелия-3 в сверхтекучее состояние его необходимо охладить гораздо сильнее, чем гелий-4 - до 0,0025 Кельвина. Рожков пояснил, что в условиях низких температур и в сильном магнитном поле фермионы начинают вести себя так, как если бы у них не было спина. О практическом применении системы квази-ферми жидкости, по словам ученого, говорить пока не приходится. «Я обнаружил экзотического мутанта, не похожего ни на что уже известное. А будет ли с этого прикладной навар, другой вопрос. В данный момент я думаю, что не будет», цитирует автора открытия документ МФТИ. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».