Від кількох фермионов до фермиевскому моря

При теоретичному описі макроскопічних систем зазвичай вважають, що число частинок прагне до нескінченності. Це дозволяє перейти від дискретних змінних до безперервним, що суттєво спрощує обчислення. Виникає питання – починаючи з якого числа частинок до системи вже можна застосовувати такий многочастичный підхід?

Цікавий результат отримали німецькі фізики в роботі [1]. Вони вимірювали енергії взаємодії різного кількості N ультрахолодних фермиевских атомів 6Li, кожен з яких перебував у стані |ñ, з однією-єдиною “домішкою” – атомом 6Li в стані |ñ. Вся (N+1)-часткова система перебувала в квазиодномерной оптичної пастці. Зіставивши експериментальні дані для N=15 c аналітичним результатом для N ® ¥, автори [1] виявили дуже швидку збіжність до многочастичному межі: вже при N=4 експериментальна енергія взаємодії (нормована на енергію Фермі) збігається в межах помилки вимірювань з теоретичною величиною для N ® ¥. От би здивувалася мавпа з популярного дитячого мультфільму, якби їй сказали, що хоча чотири горіха – це ще не купа, але зате чотири ферміону – вже море…

Домішка (синя кулька), взаємодіюча з різною кількістю фермионов
(зелені кульки) у гармонічному потенціалі. Якщо фермионов дуже багато, то їх
можна описати як “фермиевское море” з енергією Фермі EF.

 

1. A. N. Wenz et al., Science 342, 457 (2013).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *