Студент-физик Лоуренс Чеюк, один из авторов работы, настраивает лазерную оптику / SciTech Daily
Учёные-физики из Массачусетского технологического института (MIT) построили первый в мире фермионный микроскоп. Охлаждаемые в эксперименте с помощью двух лазеров с различными длинами волн, атомы калия 40K переходят на всё более низкие энергетические уровни. При этом фермионы испускают фотоны, которые улавливаются микроскопом и дают картинку.
Вся известная нам материя состоит из бозонов и фермионов. Фермионы формируют материю – это кварки, из которых состоят протоны и нейтроны, которые сами по себе являются фермионами, а также лептоны (электроны, мюоны, тау-лептоны, нейтрино). Бозоны – это переносчики взаимодействия (фотоны, глюоны, W и Z-бозоны, и тот самый бозон Хиггса).
В Гарвардском университете учёным удалось построить бозонный микроскоп в 2009 году, а в 2010 году их работу повторили в Институте квантовой оптики им. Макса Планка. А вот увидеть в микроскоп фермионы до сей поры не удавалось. Мешал принцип запрета Паули, согласно которому в замкнутой квантовой системе два и более тождественных фермиона (частицы с полуцелым спином) не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии. Потому попытки охладить облако фермионов приводили к тому, что все они выстраивались на разных энергетических уровнях, и обладавшие наибольшей энергией частицы охладить далее было невозможно.
Читать полностью »