Японские ученые создали квантовое ожерелье

История этих состояний начинается с тороидального контейнера, в котором содержится крутящаяся сверхтекучая жидкость из незаряженных частиц бозе-конденсата, охлажденных до почти нуля градусов по Кельвину.

Поскольку сверхтекучая жидкость вращается в квантовом масштабе и при низких температурах, ее физические характеристики отличаются от того, что мы привыкли видеть в классическом мире. Если бы отец раскрутил за руки дочку, ее ноги (в классической физике) двигались бы быстрее рук. В квантовом мире все наоборот: то, что дальше от центра, движется медленно, а то, что ближе — быстрее.

Кроме того, жидкость внутри тора обладает однородной плотностью, то есть распределена равномерно. Это одинаково и для классического, и для квантового миров. Но если добавить еще один тип жидкости из других атомов, которые не смешиваются друг с другом, как масло и вода. Они разделятся так, чтобы минимизировать области соприкосновения и образуют две вращающихся полусферы по обе стороны тора.

И вот тут квантовый мир удивляет: поскольку границы между двумя сверхтекучими жидкостями должны оставаться выстроенными вдоль радиусов, сверхтекучая жидкость должна вращаться как классический объект. Это происходит для того, чтобы поддерживать низкоэнергетическое состояние. Если на границе жидкости продолжают вращаться быстрее, чем внутри, то два полукруга начнут скручиваться, удлиняя линию, которая их разделяет, и требуя больше энергии, чтобы оставаться разделенными. В результате квантовая система как будто имитирует классическую физику.

Еще один мысленный шаг — добавление спин-орбитальной связи — разбивает эту уже и так необычную систему на множество перемещающихся частей, которые образуют нечто вроде ожерелья. Изучив его структуру, ученые обнаружили, что число «жемчужин» в ожерелье зависит от силы спин-орбитальной связи и что их всегда нечетное число, сообщает EurekAlert.

Ранее считалось, что квантовые ожерелья нестабильны и распадаются вскоре после создания. Теперь же японские ученые теоретически доказали возможность создания стабильных ожерелий, которые смогут существовать достаточно долго, чтобы их можно было изучить.

Еще одним открытием в мире квантовой физики стало недавнее доказательство существования сил Казимира — крошечных объемов энергии, возникающих при сближении объектов на квантовом уровне. Этот эффект происходит без воздействия энергии в вакууме и является проявлением «нулевых колебаний». По сути, речь идет о «вечном двигателе».