Американским физикам удалось получить вещество, похожее на вещество «кварковых звезд». Как сообщил в среду сайт университета города Райс, группа исследователя Рэндалла Халетта изучала свойства атомов лития-6, охлажденных до миллиардной доли градуса Кельвина. В таком состоянии в веществе главную роль играют квантовые эффекты. При охлаждении пары фермионов с одинаковыми, но противоположными спинами начинали вести себя подобно одной частице.
Образуется так называемый фермионный конденсат (фермионная жидкость или фермионный газ) – шестое состояние вещества наряду с жидкостью, газом, твердым телом, плазмой и открытым в 1995 году конденсатом Бозе-Эйнштейна.
Фермионный литиевый газ обладает сверхтекучестью, при которой вещество может проходить через узкие поры и каналы без трения. Сверхтекучую жидкость можно отличить от обычной жидкости, если заставить ее вращаться: в этот момент сверхтекучая жидкость приобретет вид «швейцарского сыра», поскольку внутри нее образуется множество «микроводоворотов».
Используя радиоволны, команда Халетта изменяла соотношение частиц с разными знаками спина (если попытаться провести грубую аналогию — с разными направлениями вращения). К удивлению ученых, выяснилось, что сверхтекучая жидкость способна принять в себя до 10% неспаренных фермионов без потери сверхтекучести.
«Газ ведет себя так, как будто в нем все частицы соединены квантовыми эффектами попарно, — говорит Халетт. – Нами получено удивительное соотношение частиц».
Халетт добавил также, что, когда соотношение неспаренных и спаренных частиц достигало 10%, «одиночки» выбрасывались из вещества, оставляя ядро сверхтекучих пар, окруженное оболочкой свободных фермионов.
Ученый говорит, что полученный эффект говорит о какой-то новой форме соединения частиц, которая, по его мнению, также существует в некоторых необычных сверхпроводниках и в так называемых кварковых звездах.
Впервые подобный фермионный литиевый газ получили в Массачусетском университете. В 2005 году группа профессора Вольфганга Кеттерля охладила атомы лития до одной пятидесятимиллиардной доли Кельвина и наблюдала «сырную картину» образования микроворонок при вращении. Несмотря на такую низкую температуру, эффект назвали «горячей» сверхтекучестью, поскольку при таких температурах она еще не наблюдалась.
По-своему исследуют свойства вещества нейтронных звезд и в Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова в Дубне. Как сообщил «Газете.Ru» профессор Сергей Дмитриев, заместитель директора лаборатории по научной работе, в последние годы на самом большом ускорителе лаборатории получены экзотические изотопы гелий-8 и водород-7, содержащие по шесть нейтронов в атоме. Изучение этих «странных» ядер, почти целиком состоящих из нейтронов, также может пролить свет на строение нейтронных звезд.
