Самая холодная точка России - в Нижнем Новгороде

Ультрахолодные ферми-газы атомов в физике

Общие физические законы объединяют ультрахолодные атомные ферми-газы с системами не только из атомной, но и из других разделов физики. К ферми-газу атомов в ряде случаев применимы те же теоретические модели, что и к другим ферми-системам:

• нейтронным звёздам и ядрам тяжёлых атомов;

• кварк-гдюонной плазме, существовавшей во времена большого взрыва и получаемой сейчас на ускорителях элементарных частиц;

• гелию-3 в жидких фазах;

• высокотемпературным сверхпроводникам, создание которых — один из приоритетов физики твёрдого тела.

Ультрахолодный атомный газ — уникальный инструмент для экспериментальной проверки этих теоретических моделей, поскольку в атомной системе отсутствуют неконтролируемые дефекты, а параметры могут непрерывно перестраиваться в широких пределах. Перестраиваемые параметры включают в себя взаимодействие, плотность, спиновый состав, температуру, размерность.

В ферми-газе атомов и полученном из него бозе-газ молекул наблюдались фундаментально новые явления: сверхтекучесть с максимально сильным (резонансным) спариванием фермионов; плавный переход от фермиевской статистики к бозевской; когерентные химические реакции, при которых вещество находится в виде суперпозиции начального и конечного продуктов реакции. Эти эффекты были предсказаны ранее для других систем, но увидеть их удалось лишь в экспериментах с атомными газами при сверхнизких температурах.

Где находят применение ультрахолодные газы?

• Сверхточные измерения и приборы, например, сверхточные часы (стандарты частоты), высокостабильные гироскопы.

• Исследования состояний квантовых газов, аналогичных по свойствам к изучаемым в физике конденсированного состояния вещества.

• Создание систем близких по свойствам к материи в экстремальных состояниях, таких как материя на нейтронных звёздах и кварк-глюонная плазма, а также создание квантовых многочастичных систем в совершенно новых состояниях.

• Квантовые вычисления.

Более подробную информацию можно посмотреть на сайте научного коллектива http://ultracold.ipfran.ru