Загадку Сириуса удалось воспроизвести в лаборатории

Физикам из Нидерландов и Франции впервые удалось наблюдать одновременное проявление статистик Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака, которые по определению являются взаимоисключающими, в эксперименте. Такие результаты ученые получили при исследовании атомного эффекта Брауна-Твисса для двух изотопов гелия.

Пятьдесят лет назад Роберт Браун и Ричард Твисс обнаружили, что два фотоприемника, которые использовались при наблюдении за Сириусом, регистрируют исходящие от звезды фотоны одновременно. Ученые объяснили эффект «группировки» тем, что фотоны являются бозонами, и, следовательно, могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Позднее соответствующий эффект «антигруппировки» был обнаружен и для фермионов.

Д-р Крис Вестбрук (Chris Westbrook) и его коллеги из французского университета Universite Paris-Sud и университета Laser Centre Vrije Universiteit в Нидерландах смогли одновременно получить оба этих эффекта на одной установке, сообщает PhysicsWeb.

В эксперименте ученые использовали два охлажденных изотопа гелия: гелий-4, атомы которого подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна и гелий-3, атомы которого являются фермионами. Атомы из магнитной ловушки падали на чувствительный детектор, на основании показаний которого физики делали выводы о корреляции падений отдельных атомов.

Ученые обнаружили, что падения атомов гелия-4 в большинстве случаев были скоррелированными, а атомы гелия-3 наоборот падали не одновременно, т.е. в одном и том же эксперименте наблюдался эффект группировки для бозонов и эффект антигруппировки для фермионов.

По мнению д-ра Вестбрука этот метод может быть применен для точного определения квантовых корреляций в системах, где их влияние особенно сильно, например, для исследования дробного квантового эффекта Холла.