Восемь лет назад исследовательская группа Рудольфа Гримма была первой, чтобы наблюдать государство Ефимова в ультрахолодном квантовом газе. Российский физик Виталий Ефимов теоретически предсказал это экзотическое связанное состояние трех частиц в 1970-х.
Он предсказал, что три частицы сформируют связанное состояние из-за их кванта механические свойства при условиях, когда связанное состояние с двумя телами отсутствовало бы. Что еще более поразительно: Когда расстояние между частицами увеличено фактором 22.7, другое государство Ефимова появляется, приводя к бесконечной серии этих государств.
До сих пор эта существенная составляющая известного сценария осталась неуловимой и экспериментально доказывающей, что периодичность известного сценария представила собой проблему.«Были некоторые признаки, что частицы непрерывно создают государства с тремя телами, если расстояние увеличено этим фактором», говорит Рудольф Гримм от Института Экспериментальной Физики Университета Инсбрука и Института Квантовой Оптики Физики и Кванта австрийской Академии наук. «Доказательство сценария было очень трудным, но мы наконец были успешны».Связанный в большом расстоянии
Ультрахолодные квантовые газы высоко подходят для изучения и наблюдения квантовых явлений систем частицы экспериментально, поскольку взаимодействие между атомами хорошо настраиваемое магнитным полем. Однако исследовательская группа Рудольфа Гримма добралась очень близко к пределам того, что возможно экспериментально, когда они должны были увеличить расстояние между частицами к одному микрометру, чтобы быть в состоянии наблюдать второе государство Ефимова. «Это соответствует 20,000 раз радиусу водородного атома», объясняет Гримм. «По сравнению с молекулой это – гигантская структура». Это означало, что физики должны были быть особенно точными со своей работой.
То, что значительно помогло исследователям в Инсбруке, было их обширным опытом с ультрахолодными квантовыми газами и их большой технической экспертизой. Их конечный результат показывает, что второе государство Ефимова более крупное, чем первое фактором 21,0 с неуверенностью измерения в 1,3. «Это маленькое отклонение от фактора 22.7 может быть приписано физике вне идеала государство Ефимова, которое является также захватывающей темой», объясняет Рудольф Гримм.
Новая область исследованияИнтерес научного сообщества в этом явлении заключается в его универсальном характере. Закон одинаково применим к ядерной физике, где сильное взаимодействие ответственно за закрепление частиц в атомном ядре, и к молекулярным взаимодействиям, которые основаны на электромагнитных силах. «Взаимодействие между двумя частицами и между многими частицами хорошо изучено», говорит Гримм. «Но мы все еще должны заняться расследованиями и узнать о явлениях, которые являются результатом взаимодействия только между несколькими частицами.
Государства Ефимова – основной пример для этого». Совместная работа команды Рудольфа Гримма и британского теоретического физика Джереми М. Хутсона была поддержана австрийским Научным Фондом.
Результаты теперь изданы в журнале Physical Review Letters.