Физики Массачусетского технологического института впервые на практике добились эффекта, предсказанного более 30 лет назад. Охладив газ до сверхнизкой температуры и сжав его лазером, учёные увидели, что он "стал полупрозрачным" — перестал отражать и рассеивать часть падающего на него света. Таким способом можно довести материю до полной невидимости, рассказывают ученые в трёх статьях в журнале Science.

Эффект основан на принципе запрета Паули — законе квантовой механики, который отражает неспособность некоторых элементарных частиц "становиться неотличимыми друг от друга". Такие частицы называются фермионами — к ним, например, относятся протоны, нейтроны и электроны, из которых состоят атомы, а также сами атомы многих веществ.

Screenshot_6.jpg

Физики МТИ охладили облако из атомов лития до −273.14998 °C и сфокусированным лазерным лучом довели его до плотности в один квадриллион частиц на кубический сантиметр. Другим лазером ученые измерили уровень поглощения и отражения света облаком — так, чтобы не изменить его температуру. Оказалось, что вещество стало на 38% "прозрачнее", чем при комнатной температуре — в полном соответствии с теоретическими расчётами.

Как сообщают авторы исследования, с помощью блокировки Паули можно не только создавать полупрозрачные или даже невидимые материалы, но и решить одну из главных проблем квантовых компьютеров — избавить их от "порчи" кубитов из-за квантовой декогеренции. Если поместить кубиты под блокировку Паули, они начнут игнорировать частицы, прилетающие из внешней среды, и перестанут терять свои квантовые свойства.

Отметим, что кроме "принципа запрета Паули" существует и "эффект Паули". Это прочно вошедшее в фольклор ученых-физиков шуточное утверждение, что присутствие некоторых людей (в особенности — некоторых физиков-теоретиков, как, например, самого нобелевского лауреата Вольфганга Паули) способно негативно влиять на ход экспериментов и работу точных приборов.

Один из наиболее ярких случаев проявления эффекта Паули, согласно легенде, был таков. Однажды в лаборатории Джеймса Франка в Гёттингене сложный экспериментальный прибор для изучения атомных явлений по совершенно необъяснимой причине вышел из строя. Франк написал о случившемся Паули в Цюрих. В ответ пришло письмо с датской маркой, в котором Паули писал, что он ездил проведать Нильса Бора, и во время загадочного происшествия в лаборатории Франка поезд, в котором ехал Паули, как раз совершал остановку в Гёттингене.