В 1995 физики отловили воображение в мире путем создания нового вида вопроса – Конденсат Боз-Эйнштейна (BEC), в котором суперхолодные атомы, названные бозонами, захватывают в своего рода суператом. Теперь, сообщаемый в сегодняшней Науке, другая бригада пошла далее путем уговоров атомов другого, меньшего количества совместного рода, известного как fermions, в подобное квантовое состояние низкой температуры.Создание холода fermion конденсат могло быть первым шагом к более точным атомным часам и странным новым сущностям, ведущим себя как сверхпроводники и супержидкости. «Эксперимент изобретателен, и проблема охлаждения газа fermions значительна», говорит Дэн Клеппнер из Массачусетского технологического института.
Часть проблемы была то, что оригинальный метод BEC не охладит fermions. Бозоны, включающие много атомов, являются частицами, «вращение» которых – собственность, заставляющая их действовать как крошечные стержневые магниты – является нолем или целочисленным значением. Они рады быть соседями, даже когда их энергии идентичны.
Но два fermions – все другие атомы и частицы, имеющие вращение полуцелого числа – не могут выдержать компанию друг друга, если они находятся в том же государстве. То недружелюбие означает, что идентичный fermions не может быть сделан столкнуться, и столкновения были крайне важны для удаления энергии от атомов для создания оригинального конденсата.Для обхождения этой проблемы, физика Деборы Чжин и студента градиента Брайана Демарко JILA, лаборатория правительства/университета в Валуне, Колорадо, поместила газ fermions – в этом случае, калиевые атомы – в магнитном поле.
Область создала еще много энергетических уровней, каждый различное квантовое состояние. Fermions в различных квантовых состояниях не запрещают столкновение – и таким образом удаление энергии от их соседей. «Это – просто красивая схема», говорит Клеппнер.Когда Чжин и Демарко преуспели в том, чтобы охладить газ приблизительно к 300 nanokelvin (0,3 миллионных части градуса выше абсолютного нуля), они видели критические признаки захвата атомов в низкоэнергетическое квантовое состояние.
Один знак состоял в том, что энергия калиевого пара была очень немного выше, чем ожидаемый для классического газа при той же температуре, потому что принцип исключения, как квантовое недружелюбие fermions называют, предотвращает fermionic атомы от всего припадания до самого низкого энергетического уровня. Физики надеются, что, если fermionic атомный пар может быть охлажден к еще более низким температурам, атомы разделят на пары для формирования своего рода атомного сверхпроводника.