Физики сделали жидкий гелий одномерным
Американские физики создали одномерную квантовую жидкость из гелия-4. Для это они заполнили гелием цилиндрические нанопоры в материале, предварительно покрытом аргоном. Поведение гелия, исследованное с помощью нейтронного рассеяния, оказалось в хорошем согласии с симуляциями одномерной жидкости. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Достаточно сильное ограничение движения квантовых объектов (конфайнмент) неизбежно приводит к изменению из физических свойств. Наиболее ярко это проявляется для электронов, ограничение для движения которых в одном, двух и трех направлениях соответствуют принципиально разным объектам: квантовым ямам, квантовым проволокам и квантовым точкам. Этот принцип справедлив даже для вакуумных флуктуаций, ограничение которых приводит к эффекту Казимира.
Естественно ожидать, что свойства жидкостей и газов, помещенных в низкоразмерные структуры, также будут меняться. Для одномерных квантовых жидкостей, называемых жидкостями Томонаги — Латтинжера (иногда просто Латтинжера), соответствующая теория была готова еще в середине прошлого века. Согласно ей в низкоэнергетическом пределе пропадают различия между бозонами и фермионами.
Проверка теории Томонаги — Латтинжера стала возможна благодаря прогрессу в охлаждении пленении холодных газов. Мы уже рассказывали, как физики проделали это с атомами лития-6 и рубидия-87. Однако интерес представляет исследование конфайнмента в сжиженных изотопах гелия, поскольку они представляют собой традиционный объект исследования в физике квантовых жидкостей. Кроме того, гелий-3 и гелий-4 различаются по статистике (фермионы и бозоны, соответственно), поэтому было бы интересно сравнить их поведение в контексте теории Томонаги — Латтинжера.