Физики впервые экспериментально сгенерировали дробные квантовые состояния Холла

N+1Наука

Ультрахолодным атомам придали дробное квантовое состояние Холла

Роль магнитного поля сыграло туннелирование в оптической решетке

Николай Мартыненко

b7d0da4852a443255defae9ff8f8c64b.png
Схема экспериментальной установки Два атома рубидия в оптической решетке, параметры которой создают эффективное магнитное поле. Julian Léonard et al. / Nature, 2023

Физики впервые экспериментально сгенерировали дробные квантовые состояния Холла в двумерной системе ультрахолодных атомов. Как сообщается в Nature, в созданных состояниях удалось пронаблюдать основные свойства дробных холловских: подавление двухчастичного взаимодействия, сильные (анти)корреляции плотности и дробную величину аналога холловской проводимости.

Дробный квантовый эффект Холла возникает в двумерном электронном газе в сильных магнитных полях. Одноименно заряженные электроны отталкиваются друг от друга, однако не могут разлетаться прямолинейно из-за сильного магнитного поля, которое резко закручивает импульс частиц и порождает сложное коллективное движение в системе: поведение отдельных частиц не независимо, а наоборот сильно скоррелировано. В таких ситуациях вместо рассмотрения каждого электрона в отдельности изучают коллективную волновую функцию системы, выделяя основное состояние системы (низшее по энергии) и возбужденные состояния (с энергией выше основного) — квазичастицы.

При этом эффективная масса или заряд последних не обязаны совпадать с характеристиками исходных частиц. Так, еще в восьмидесятых годах прошлого века было установлено, что в дробном квантовом эффекте Холла заряд собравшихся из коллективных электронных возбуждений квазичастиц оказывается дробным по отношению к заряду самих электронов. Этим можно объяснить наблюдаемую дробную холловскую проводимость: в обычной ситуации эта величина в единицах отношения квадрата заряда электрона к постоянной планка (обратный квант электрического сопротивления) равна целому числу, а в дробном эффекте Холла принимает нецелые значения.

Более того, даже статистика таких квазичастиц может быть промежуточной по отношению к стандартной классификации элементарных частиц на бозоны и фермионы: состояния не обязаны быть строго симметричными или антисимметричными по отношению к перестановкам.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов

Ученые повторно исследовали нижнюю челюсть SK-15, которую нашли в 1949 году

N+1
Когда нельзя идти на компромисс: 7 ситуаций — мнение семейного психолога Когда нельзя идти на компромисс: 7 ситуаций — мнение семейного психолога

Всегда ли стоит договариваться и идти на уступки?

Psychologies
Психоскопия ближнего поля Психоскопия ближнего поля

Даже за совсем умозрительной фантастикой может скрываться серьезная научная база

N+1
Что произойдет с планетой, если люди внезапно исчезнут? Интересные факты! Что произойдет с планетой, если люди внезапно исчезнут? Интересные факты!

Станет ли Земле легче, если все 8 миллиардов человек внезапно исчезнут?

ТехИнсайдер
Две недели в середине лета: история о любви, абьюзе и смерти Две недели в середине лета: история о любви, абьюзе и смерти

Трогательный рассказ о насилии и любви, жизни и смерти

Psychologies
Совместное творчество: как искусство пришло в индустрию красоты Совместное творчество: как искусство пришло в индустрию красоты

Рассказываем о точках соприкосновения мира искусства и индустрии красоты

Правила жизни
Мидæмæ Мидæмæ

Как Мари Губиева ездила снимать историю про осетинские свадебные костюмы

Seasons of life
Лоскут, игрушка, одеяло Лоскут, игрушка, одеяло

Создатели семейного бренда Galka исследуют образ дома

Seasons of life
Чем нас так бесит франшиза «Форсаж» Чем нас так бесит франшиза «Форсаж»

Даже в сказках больше здравого смысла, чем в мегауспешной франшизе «Форсаж»

Maxim
Чашка кофе — лучший способ привести мозг в рабочее состояние. Кофеин — это не все, хотя и он нужен Чашка кофе — лучший способ привести мозг в рабочее состояние. Кофеин — это не все, хотя и он нужен

Мало того, что кофе очень полезен, он еще и приятен. И вот почему

ТехИнсайдер
Почему монструозный стиль подвинул в сторону «чистых» девушек Почему монструозный стиль подвинул в сторону «чистых» девушек

Почему стиль «хорошей девочки» начал уступать «дерзкой девчонке»?

Psychologies
Хозяин своей жизни: 8 аргументов в пользу одиночества Хозяин своей жизни: 8 аргументов в пользу одиночества

Даже в природе не все особи создают пару. И это тоже вариант нормы

Psychologies
10 фильмов с самыми шокирующими сюжетными поворотами 10 фильмов с самыми шокирующими сюжетными поворотами

Картины, в которых все становится с ног на голову

Maxim
Почему картину Климта «Дама с веером» оценивают в 83 миллиона долларов Почему картину Климта «Дама с веером» оценивают в 83 миллиона долларов

Почему картина Густава Климта «Дама с веером» стоит так дорого?

СНОБ
Влад и Анна Прахты Влад и Анна Прахты

Влад и Анна Прахты заставили всю страну принять искусственную кожу как родную

Собака.ru
Верните деньги Верните деньги

Что делать, если оказана некачественная услуга

Лиза
Людьми вырастут? Людьми вырастут?

На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

N+1
Без Marvel и DC: 12 лучших экранизаций комиксов Без Marvel и DC: 12 лучших экранизаций комиксов

Устали от Marvel и DC, но любите фильмы по комиксам?

Правила жизни
На северо-западе Франции нашли три клада эпохи бронзы На северо-западе Франции нашли три клада эпохи бронзы

Во французской Бретани обнаружили три древних клада

N+1
Австралийцы дегуманизировали велосипедистов в защитной экипировке Австралийцы дегуманизировали велосипедистов в защитной экипировке

Велосипедисты в жилетах и шлемах казались респондентам менее похожими на людей

N+1
Я - плохая хозяйка: можно ли это исправить? Я - плохая хозяйка: можно ли это исправить?

Из чего складывается неумение поддерживать порядок вокруг себя?

VOICE
«Все равно надо двигаться дальше»: когда полезно игнорировать чувства — необычный взгляд на проблемы «Все равно надо двигаться дальше»: когда полезно игнорировать чувства — необычный взгляд на проблемы

В чем польза перестать прислушиваться к собственным чувствам

Psychologies
Врачи предлагали ампутацию: Билозерчев стал чемпионом, несмотря на травму и бойкот Врачи предлагали ампутацию: Билозерчев стал чемпионом, несмотря на травму и бойкот

История гимнаста Дмитрия Билозерчева: как он пережил травму и получил медаль

Forbes
Андрей Семенов: «Продолжим обеспечивать безопасные и комфортные перелеты» Андрей Семенов: «Продолжим обеспечивать безопасные и комфортные перелеты»

Российские авиакомпании привыкают жить без поддержки Boeing и Airbus

РБК
Они и я: как отличить истинную цель от навязанной обществом Они и я: как отличить истинную цель от навязанной обществом

Как научиться слышать себя и отличать настоящие цели от навязанных обществом

Psychologies
Эмоциональное выгорание Эмоциональное выгорание

Почему возникает эмоциональное выгорание и как с ним бороться?

Лиза
Любящие читать дети имеют больший мозг, благодаря этому они становятся более счастливыми и умными подростками Любящие читать дети имеют больший мозг, благодаря этому они становятся более счастливыми и умными подростками

Как связаны любовь к книгам в детстве и счастливое юношество?

ТехИнсайдер
Что заставляет женщин выбирать женатых мужчин: 3 мотива Что заставляет женщин выбирать женатых мужчин: 3 мотива

Можно корить за выбор несвободных мужчин, а можно попытаться понять

Psychologies
Отрывок из автобиографии Шэрон Стоун Отрывок из автобиографии Шэрон Стоун

Лауреат «Золотого глобуса» и «Эмми», Шэрон Стоун написала автобиографию

СНОБ
Что такое альгинатная маска и почему ее стоит попробовать Что такое альгинатная маска и почему ее стоит попробовать

Что представляет собой альгинатная маска и как получить от нее максимум пользы

РБК
Открыть в приложении