«Зоопарк» квазичастиц пополнился квантовыми каплями

Германо-американская группа физиков обнаружила феномен, который можно описать с помощью нового типа квазичастиц, так называемых квантовых капель или дроплетонов (dropleton). Исследование опубликовано в Nature, кратко о его значении пишет Wired.

Квантовые капли обнаружились в экспериментах физиков неожиданно — существование подобного типа квазичастиц до настоящего исследования никем не было предсказано. Эксперименты проводились над охлажденным арсенидом галлия. При облучении полупроводника короткими импульсами лазера, в материале закономерно возникали свободные электроны и дырки, а также их квантово-связанные пары, экситоны. Ученые также наблюдали рождение биэкситонов — групп из двух электронов и двух дырок, которые связаны в стабильную систему подобно протонам и электронам в двухатомной молекуле водорода.

Во время дальнейших исследований, однако, выяснилось, что электроны и дырки в материале ведут себя неожиданно. Они формируют группы из четырех, пяти, шести экситонов, которые ведут себя в квантово-связанном кластере как молекулы в жидкости. Именно поэтому новую квазичастицу (по словам авторов, это действительно новая частица, а не «скопление» экситонов) авторы решили назвать квантовой каплей.

Квазичастицами физики твердого тела называют способ описания феноменов, который постулирует существование виртуальных частиц. Классическим примером квазичастицы является дырка в полупроводнике или фононы — частицы акустических колебаний в твердом теле.