Обычную каплю воды удерживает поверхностное натяжение. Физики из австралийского Университета Монаша описали каплю, которой ничего подобного не требуется, ведь её целостность обеспечивают сами законы квантовой механики. Речь идет о так называемых квантовых каплях из смеси двух принципиально разных типов частиц — бозонов и фермионов. Результаты теоретической работы опубликованы в престижном журнале Physical Review Letters.
Немного терминологии для понимания контекста. Все частицы во Вселенной делятся на два лагеря. Бозоны — «общительные» частицы, которые охотно объединяются в одно квантовое состояние (так работает, например, лазер). Фермионы — наоборот, «индивидуалисты»: принцип запрета Паули не позволяет двум одинаковым фермионам занимать одно и то же состояние, и именно эта несовместимость не дает атомам вещества проваливаться друг в друга. Заставить оба лагеря образовать общую стабильную структуру — задача, над которой теоретики бились десятилетиями.
Австралийцы показали, как это возможно. Притяжение между бозонами и фермионами сжимает смесь, но давление фермионов, вызванное их квантовой «нетерпимостью» к тесноте, действует в противоположном направлении. При правильном балансе система не коллапсирует и не разлетается, а застывает в стабильной капле, которую удерживает чистая квантовая механика. Главная ценность работы даже не в самой капле, а в том, что она решает давнюю теоретическую проблему описания сильно взаимодействующих бозе-фермионных систем — именно в режиме сильных взаимодействий скрываются самые экзотические физические явления.
Пока что это предположение на бумаге, но вполне проверяемое. Подобные капли можно создать в экспериментах с ультрахолодными атомами, охлажденными до миллиардных долей градуса над абсолютным нулем, — такие установки уже давно существуют в десятках лабораторий по всему миру. Если предсказание подтвердится, новая форма материи может пригодиться и на практике — от сверхчувствительных квантовых датчиков до элементов квантовых компьютеров.
