Учёные зафиксировали странную форму квантового поведения: частицы выстраиваются в конфигурации, устойчивые даже после перевода системы далеко за пределы обычного равновесия. Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, описывает создание экзотического квантового состояния под названием «fractional Fermi sea» на группе под руководством Ханса-Кристаофа Негерля в сотрудничестве с теоретиком Алвизо Бастьяниелло (CNRS) и Университета Париж-Додолфинье. Авторы подчёркивают, что речь идёт о управляемом выходе за пределы стандартных равновесных парадигм, а не просто о нагреве системы.  1, 2, 3

Исследование проводилось на ультрахолодных атомах ксеция, удерживаемых в одномерной конфигурации. Путём повторного подстройвания силы притяжения и отталкивания между частицами учёные выдвигают систему за пределы обычной динамики: вместо распада на хаос частицы формируют необычную конфигурацию, которая ведёт себя иначе, чем традиционные одномерные квантовые системы. Результаты дают теоретическую основу экспериментальным работам Негерля.  3, 9, 12, 28

Ключевые наблюдаемые признаки включают выраженные фридель-колебания и необычную зависимость корреляций частиц от расстояния, даже когда интервальные связи умеренно сильны. Эти сигнатуры расходятся с предсказаниями теории Томонага–Лuttingера, что указывает на ранее не изучавшийся тип квантового поведения в одномерных системах. Все это демонстрирует существование скрытого порядка в возбуждённом состоянии.  18, 19, 20, 27

«Этот состояние высоко возбудимо, но не случайно: у него есть скрытый порядок, который проявляется в корреляциях», — говорит Ханс-Кристоф Негерль. По словам ведущего автора Йи Цэнга, цикл взаимодействий перераспределяет атомы в новый многотельный режим, и это даёт управляемый способ исследования материи вне обычной теории. Вариант названия для новых квазичастиц пока обсуждают специалисты.  21, 13, 24

По итогам работы фракционные ферми-сены рассматриваются как экзотический критический фазовый режим квантовой материи, в котором характерные паттерны корреляций выходят за рамки обычных описаний квантовых систем. Однако исследования ещё развиваются: публикация формулирует теоретический каркас, а сопутствующее исследование об экспериментальном воспроизведении через квантовую симуляцию находится на рецензировании. Это открывает новые подходы к изучению коллективных возбуждений и скрытых форм порядка в условиях сильного отклонения от равновесия.  26, 31, 32