Физиците създадоха първия в света фермионен микроскоп
Учени от Масачузетския софтуерен институт (MIT) сътвориха първия в света фермионен микроскоп. Охлажданите благодарение на два лазера с разнообразни дължини на вълните атоми калий
40 K минават на все по-ниски енергийни равнища. При това фермионите изпускат фотони, които се улавят от микроскопа и дават картина.
Цялата известна ни материя се състои от бозони и фермиони. Фермионите образуват материята – това са кварки, от които се състоят протоните и неутроните, които сами по себе си се явяват фермиони, а също лептони (електрони, мюони, тау-лептони, неутрино). Бозоните са преносители на взаимоотношението (фотони, глуони W и Z бозони и фамозният бозон на Хигс).
През 2009 година в Харвардския университет съумяват да построят бозонен микроскоп, а през 2010 работата им повтарят в Института за квантова оптика „ Макс Планк “. Но визията на фермиони в микроскоп до момента не е постигано заради възбраната на Паули, съгласно която в затворена квантова система два и повече тъждествени фермиона (частици с половин спин) не могат по едно и също време да се намират в едно квантово положение.
Затова опитите да се охлади облак фермиони водеха до такава степен всички те да се подреждат на разнообразни енергийни положения и частиците, които са с най-голяма сила, не беше допустимо да се охладят повече.
В проучване, оповестено през май 2015 година екипът откриватели споделя за своите достижения. „ Искахме да реализираме същото, което предходните групи са съумели да създадат с бозоните. Но се оказа, че с фермионите това е още по-трудно – не е толкоз елементарно да се охладят “, споделя Мартин Цвирлайн, един от участниците в екипа.
С два лазерите учените основали клетъчна мрежа, в клетките на която, като в „ енергийни ями “ били уловени и арестувани фермионите. Постепенното изстудяване водело до това фермионният газ да доближи температура, близка до безспорната нула, и обособени фермиони да могат да се задържат дълго в клетките. Изпусканите освен това фотони се улавяли от микроскопа.
„ Това значи, че аз знам къде се намират фермионите и мога, условно казано, с пинсета да ги придвижа накъдето желая и да направя от тях всеки модел “, споделя Цвирлайн. Поради това, че се намират в изолирани кафези, фермионите не взаимодействат между тях и правилото на Паули не им пречи да се охладят.
Както разяснява откривателят, тяхната работа може да помогне в бъдещата работа по основаването на високотемпературни свърхпроводници, защото подобен микроскоп може да изкачи на ново равнище проучването на електроните, които също се явяват фермиони. Освен това опцията да се задържат и придвижат обособени фермиони е директно обвързвана с технологиите по основаване на квантови компютри.
