Физики использовали отстраненность квантовых частиц, чтобы создать новый тип кристаллов.

Некоторые частицы избегают друг друга, потому что им запрещено брать на одном и том же квантовом состоянии, как и их соседи. Атомы могут быть так неохотно перекрываются, что они образуют кристаллоподобную композицию, даже если они не прилагая каких-либо сил друг на друга, физиков доклад 8 мая в arXiv.org. Называется Кристалл Паули, конфигурация является результатом квантово-механического правило называют принципом Паули.

Ученые ранее предсказал существование кристаллов Паули, но никто не наблюдал за ними до сих пор. “Он просто учит нас, как красивая физики”, – говорит квантовый физик Тильман: замок из Швейцарской высшей технической школы Цюриха. Эксперимент показывает, есть еще новые явления, которые можно наблюдать с основополагающим принципом преподается в вводных уроках физики. “Если бы я писал учебник,” объектов: говорит, “Я бы поставил, что [эксперимент] в”.

Хотя Паули кристаллов сами на основе знаний по физике, метод, используемый, чтобы наблюдать за ними, может помочь ученым лучше понять некоторые загадочные состояний материи, таких как сверхпроводники, материалы, которые проводят электричество без сопротивления или сверхтекучие жидкости, которые протекают без трения.

Обнаружил австрийский физик Вольфганг Паули в 1925 г. Паули принцип запрещает электронов в атоме приобрести соответствующие наборы квантовых свойств, таких как энергия и момент импульса (ЗП: 4/10/99). Физики вскоре поняли, что правила регулируют не только электроны, но и целый класс частиц, называемых фермионами, которые в дополнение к электроны входят протоны, нейтроны и множество видов атомов. В результате фермионов может отталкивать одна другую без непосредственного взаимодействия. В то время как типичные формы кристаллов их регулярных процедур, благодаря электромагнитным взаимодействиям, Кристалл Паули формы только из-за этого отталкивания.

“Это самое простое состояние материи, которое можно себе представить”, – говорит Селим Йохим из Гейдельбергского университета в Германии.

Йохим и коллеги создали свой кристалл Паули из атомов лития, загнали на лазеры в двумерной области о микрометр в радиусе. Исследователи ставили группами по три или шесть атомов в ловушку одновременно. Атомы были слишком близко друг к другу для непосредственного изображения своих позиций, чтобы выявить любую кристаллическую структуру. Вместо этого, команда измеряемых импульсов атомов, наблюдая, где частицы ездил когда выйдет. После того, как эксперимент был повторен много раз, исследователи обнаружили корреляции, или моделей, по импульсам атомов.

Физики используют квантовые правило, чтобы создать новый вид кристалла
Цветок-образной формы появляются по импульсам атомов из-за принципа исключения Паули. Эти структуры различаются в зависимости от числа атомов, участвующих: три контуром (слева) или шесть (справа).С. Группа Йохим/Гейдельбергский Унив.

Потому что координаты и импульса тесно связанные с ним свойства этих запертых частиц, связь между импульсами также означает, что атомы образуются регулярной пространственной конфигурации похожее на кристалл. Возник другой цветок-образной конфигурации импульсов частиц в зависимости от числа частиц в ловушке.

“Вы можете действительно вижу эту картину”, – говорит Магдалена Załuska-Котур Института физики Польской академии наук, часть команды физиков, которые ранее предсказывали, что подобные структуры можно наблюдать в этом типе эксперимента.