Журнал «Компьютерра» № 20 от 30 мая 2006 года

Все частицы во Вселенной делятся на бозоны и фермионы, так же как целые числа – на четные и нечетные. Если пару бозонов поменять местами, то ничего не изменится, а если то же самое проделать с фермионами, то квантовая волновая функция системы сменит знак. Среди элементарных частиц все частицы вещества – фермионы, а все частицы – переносчики фундаментальных взаимодействий, вроде фотона, – бозоны.

В одном квантовом состоянии может быть сколько угодно бозонов и только два фермиона со спинами, направленными в разные стороны. Можно считать, что благодаря этому существует так много химических элементов. Электроны являются фермионами, не могут все «упасть» на уровень с наименьшей энергией и вынуждены вращаться вокруг ядра по разным орбитам.

Пара или любое четное число фермионов образует бозон. Поэтому наблюдаются явления сверхтекучести и сверхпроводимости. В сверхпроводниках при низких температурах электроны объединяются в пары, и эти пары занимают квантовое состояние с наименьшей энергией, образуя так называемый квантовый конденсат Бозе-Эйнштейна. Именно благодаря парам электронов конденсата ток по сверхпроводнику течет без всякого сопротивления.

Из атомов-бозонов ученым впервые удалось приготовить конденсат в 1995 году, охладив их в ловушке до температуры близкой к абсолютному нулю. С тех пор атомный конденсат Бозе-Эйнштейна активно изучают, надеясь лучше понять загадки квантового поведения вещества. Конденсат из атомов-фермионов калия-40 получили лишь два года тому назад. Их тоже охладили до нескольких сотен наноградусов в оптической ловушке и объединили в пары как электроны в сверхпроводнике.

Но реальное вещество – это, как правило, смесь из бозонов и фермионов. Ученые давно мечтали получить такую смесь, чтобы исследовать их квантовое взаимодействие. Такая система стала бы прекрасной моделью реальных твердых тел и позволила бы найти ответ на многие загадки сверхпроводимости и других физических явлений.

И лишь теперь подобную смесь удалось получить. Для этого немецкие исследователи приготовили трехмерную оптическую решетку из лазерных лучей – оптический кристалл, в потенциальные ямы которого были захвачены атомы-бозоны рубидия-87 и атомы-фермионы калия-40. Их охладили до трех сотен наноградусов, а затем лазеры выключили, предоставив атомам возможность свободно взаимодействовать друг с другом. Очень похожие эксперименты были проведены и в Швейцарии. Там атомы калия, прежде чем их захватили в оптический кристалл, охлаждались благодаря контакту с уже готовым конденсатом атомов рубидия.

Две группы изучали разные аспекты поведения смеси. Немецкие ученые сосредоточились на изучении спаривания бозонов и фермионов, рассматривая фермионы как примесь, а швейцарцы наблюдали, как изменяется поведение бозонов в присутствии фермионов. Но обе группы пока лишь в самом начале пути. Их новая экспериментальная техника позволяет моделировать поведение самых разнообразных квантовых систем. Будем надеяться, что мы вскоре услышим о новых результатах этих и других научных групп, которые вскоре присоединятся к первопроходцам. – Г.А.

Новости подготовили

Галактион Андреев [[e-mail]]

Тимофей Бахвалов [[e-mail]]

Сергей Борисов [[e-mail]]

Артем Захаров [[e-mail]]

Денис Зенкин [[e-mail]]

Бёрд Киви [[e-mail]]

Денис Коновальчик [[e-mail]]

Дмитрий Шабанов [[e-mail]]

Виктор Шепелев [[e-mail]]

Микрофишки

В Cети появилась статья обозревателя Тома Ягера (Tom Yager), в которой автор сетует на закрытость исходных кодов ядра Mac OS X для платформы x86. Последовавшая реакция Apple сводится к следующему: никакого официального сообщения об отказе в публикации исходников не было, а значит, любые предположения остаются не более чем домыслами. Впрочем, исследование Ягера выглядит вполне убедительно: страх растерять покупателей фирменного железа способен подтолкнуть яблочников к переводу ядра операционки для Intel Mac в разряд проприетарного ПО (напомним, что ядро Darwin для PowerPC открыто). Кстати, что делать законопослушным пользователям, желающим адаптировать систему под свои нужды уже сейчас, сотрудники Apple так и не сказали. – А.З.

Microsoft выпустила тестовую версию Media Player 11. В новой редакции помимо существенно переработанного интерфейса появилась поддержка покупки и «аренды» контента через онлайновый сервис MTV Urge. Старые версии WMP для настольных и карманных систем с содержимым Urge без специальной конвертации работать не смогут. – Т.Б.