Из классической физики, которую мы помним из школы, известно, что неупорядоченные системы — это системы, в которых объекты постоянно и хаотично перемещаются. Однако в квантовой физике все происходит немножко по-другому. В 1958 году Филип Андерсон предположил, что когда беспорядок становится достаточно сильным, то электроны становятся более ограничены в движениях и не отдаляются от того места, где они были в момент возникновения беспорядка.
Работа Андерсона не только помогла объяснить плохую проводимость электричества в неупорядоченных системах, но и предвосхитила теорию существования явления, названного в 2019 году квантовым эффектом бумеранга. Суть этого эффекта заключается в том, что частицы возвращаются в исходное положение, когда попадают в неупорядоченные системы. Спустя 64 года после статьи Андерсона это было подтверждено новой статьей в Physical Review.
Доктор Дэвид Уэлд из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре рассказал ScienceNews , что эффект на самом деле назван не совсем верно. Бумеранг может пролететь мимо вас, если вы его неправильно бросили или не умеете ловить. А электроны всегда вернутся в исходную точку — по мнению Уэлда, было бы логичнее назвать эффект в честь дрессированной собаки, которая обязательно принесет выброшенную палку или мячик.
Чтобы проверить теоретические представления об эффекте, Уэлд и соавторы охладили 100 000 атомов лития до конденсата Бозе-Эйнштейна, наблюдая за движением атомов, что намного сложнее, чем отслеживать движение электронов.
После того как серия из 25 лазерных импульсов увеличила импульс электронов, последние быстро вернулись к тому положению, в котором они находились первоначально. В отличие от классической физики, в которой мы привыкли к тому, что инерция теряется из-за трения, в квантовом мире это работает по-другому: именно потеря импульса является причиной волнообразного поведения атомов.
В теории предполагалось, что эффект бумеранга может возникнуть только при определенных обстоятельствах. Авторам нового исследования удалось подтвердить это на практике: они обнаружили, что эффект зависит от регулярности лазерных импульсов. Соавтор работы, профессор Патриция Виньоло, сообщила ScienceNews, что результаты полностью соответствуют ожиданиям ученых.
В документе предполагается, что это только начало изучения «феноменов бумеранга в многомерных системах».
Читать далее
100 секунд до конца человечества: как устроены Часы Судного дня и почему они встали
Ученые придумали, как отправить корабль на Марс за 45 дней с помощью лазера