Физики впервые увидели квантовый бумеранг в эксперименте
Физики сообщили о первом экспериментальном подтверждении эффекта квантового бумеранга. Они показали, что средний импульс атомов в изначально покоящемся бозе-эйнштейновском конденсате возвращается к нулю после серии периодических воздействий оптическими решетками. Как и предсказывала теория, эффект сохраняется только тогда, когда в системе есть симметрии относительно отражения и инверсии времени. Исследование опубликовано в Physical Review X.
Про дифракцию чаще всего говорят тогда, когда волна падает на среду, в которой присутствует какой-либо порядок. Например, периодически расположенные щели формируют дифракционную решетку для света. Другой пример — это дифракция электронов на периодической кристаллической решетке. Последнее лежит в основе зонной теории твердых тел, определяя весь набор разрешенных и запрещенных энергетических состояний электронов в кристаллах.
В середине прошлого века Андерсон показал, что наличие беспорядка в кристаллической решетке способно при определенных условиях локализовывать электроны. В основе этого явления лежит деструктивная интерференция между множеством путей рассеяния электронной волновой функции. Явление имеет универсальный волновой характер, поэтому впоследствии оно было обнаружено также для света, звука и волн атомной материи.
Локализация Андеросна обычно описывается на языке стационарных состояний, то есть состояний, не зависящих от времени. Когда физики попытались теоретически исследовать динамику волн в таких условиях, они выяснили, что при этом может возникнуть эффект квантового бумеранга. Суть эффекта в том, что, если в системе с симметрией относительно инверсии времени