5. Вырожденный фермионный газ при сверхнизких температурах

5.5 Перспективы

Итак, исследователи получили возможность наблюдать квантовые эффекты вырожденного фермионного газа в лаборатории. Где это может понадобиться?

Оказывается, изучение облака атомов при низких температурах позволит глубже разобраться в поведении таких сложных фермионных систем как атомные ядра, электронный газ в металлах, белые карлики и нейтронные звезды, в механизме сверхтекучести и сверхпроводимости. Да, эти системы тоже представляют вырожденный фермионный газ. Но дело все тут в том, что в отличие от разреженного газа нейтральных атомов, все эти системы обладают высокой плотностью, т.е. их поведение во многом определяется столкновениями частиц друг с другом, их рассеянием, давлением внутри этих систем и т.д. В облаке же нейтральных атомов прямое взаимодействие между частицами очень мало, и поэтому эксперименты, подобные описанным здесь, в самом деле позволяют взглянуть на квантовый мир и изучить его свойства в самом чистом виде. Поэтому уникальность этих экспериментов -- именно в чистоте квантовых явлений.

Экспериментаторы не останавливаются на достигнутом. Среди наиболее интересных явлений, присущих вырожденным фермионным газам, которые ученые хотят исследовать в ближайшем будущем -- так называемый, нулевой звук, изменение оптических спектров системы, а также фазовый переход с образованием куперовских пар атомов. Именно такой фазовый переход лежит в основе механизма сверхпроводимости и сверхтекучести.

Литература:

[1] Science, vol. 285, p. 1703-1706, 10 Sept 1999, Оригинальная статья.

[2] Краткое описание эксперимента + картинки.

[3] Сообщение об успешном охлаждении разреженного газа бозонов и наблюдение бозе-эйнштейновской конденсации.

[4] Рассказ в Physical Review Focus о попытках получения вырожденного ферми-газа в чисто оптических ловушках, без привлечения магнитного поля.

[5] Статья в журнале Scientific American о методике оптических лазерных ловушек нейтральных атомов.

[6] Краткое описание магнито-оптических ловушек.

перейти к началу страницы