Физики увидели атомные куперовские пары
Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание проявило себя через парные корреляции атомных импульсов. Авторам удалось управлять вероятностью рождения пар и их энергией с помощью настройки оптических и магнитных полей в ловушке. Исследование опубликовано в Nature.
Законы квантовой механики универсальны. Разные ансамбли частиц будут вести себя одинаково, если одинаковы взаимодействия между частицами. Это будет так даже в том случае, если в разных ансамблях будут частицы разной природы. Этот принцип положен в основу квантовых симуляций, когда с помощью одной системы можно имитировать процессы, происходящие в другой.
Чаще всего в роли симулирующей системы выступают холодные атомные газы, удерживаемые в оптических ловушках. Такие системы чрезвычайно гибки в плане настройки свойств атомов и взаимодействий между ними с помощью параметров ловушек и внешних полей. Это позволяет изучать с их помощью процессы, протекающие внутри обычных твердых тел с участием электронов. В частности, физикам интересно разобраться, как происходит куперовское спаривание электронов, приводящее к сверхпроводимости и к сверхтекучести.
Впрочем, мало заставить атомы правильно взаимодействовать, их нужно еще как-то регистрировать. Разные группы решают это проблему по-разному. Так, немецкие физики предложили растягивать атомный газ с помощью дополнительного потенциала и изучать его оптическими методами. А их соотечественники из университета Гейдельберга при участии Марвина Холтена (Marvin Holten) измеряли флуоресценцию атомов, которые разлетелись достаточно далеко после выключения удерживающего потенциала. Измеряя таким способом атомные импульсы, они восстанавливали их положение относительно