Найден новый класс трёхчастичных связанных состояний

Найден новый класс трёхчастичных связанных состояний

 Дмитрий Сафин

Сотрудники Университета штата Канзас составили описание нового класса трёхчастичных связанных квантовых состояний.

Открытые состояния отличаются от уже известных ефимовских, существование которых было предсказано Виталием Ефимовым в 1970 году. Советский учёный установил, что трёхчастичные состояния — тримеры — могут возникать даже в тех случаях, когда слабость парных взаимодействий препятствует образованию связанных состояний двух частиц. Опытная проверка теории Ефимова затянулась, и лишь шесть лет назад физики подтвердили его правоту в экспериментах с вырожденным газом атомов цезия.

Наблюдение тримеров Ефимова возможно только тогда, когда взаимодействие пар тел оказывается короткодействующим, то есть характеризуется потенциалом, ослабевающим быстрее, чем 1/r², где r — расстояние между частицами. Противоположный случай дальнодействующих парных взаимодействий давно разобран, и теоретикам оставалось рассмотреть лишь «пограничный» вариант притягивающего потенциала типа 1/r². Этот пробел и постарались заполнить американцы.

Ефимовские состояния часто сравнивают с борромейскими кольцами — символом на гербе итальянского семейства Борромео. Если одно из этих колец разрезать, два других потеряют связь друг с другом.

Проведённый авторами анализ численных решений трёхчастичного уравнения Шрёдингера показал, что искомые связанные квантовые состояния существуют и, как и в ефимовском случае, появляются даже при отсутствии двухчастичных состояний. Более того, состояния нового типа рождаются не только в группах из трёх идентичных бозонов (частиц с целым значением спина), но и в системах идентичных фермионов (частиц с полуцелым спином), где эффект Ефимова не наблюдается. В фермионной модификации расчётов эффективное двухчастичное взаимодействие, что интересно, становится полностью отталкивательным.

В ближайшее время полученный результат будет проверен в опытах с ультрахолодными атомарными газами.

Отчёт, подготовленный канзасскими учёными, опубликован в журнале Physical Review Letters.

Подготовлено по материалам arXiv.