Как физики используют холодные атомы цезия? Что изучает физика твердого тела? Как работает модель Хаббарда? На эти и другие вопросы отвечает доктор физико-математических наук Владимир Мележик.

Сейчас физики пытаются моделировать другие системы. Например, существует такая наука как физика твердого тела. Это система, которая обладает решеточной структурой. В узлах решетки находятся электроны, но в обычных твердых телах решетка не идеальна, потому что есть примеси, и модели, которые придумывают физики, эти примеси как правило не учитывают, потому что примеси — это некоторое хаотичное вкрапление, которое учесть очень сложно. Но можно смоделировать вот такую решетку, в узлах которой находятся атомы, которые заменяют электроны. Можно смоделировать взаимодействие, похожее на то, которое существует между электронами в узлах решетки, и посмотреть, что происходит вот в такой идеальной системе без примесей.

С развитием техники для получения холодных атомов физики получили в руки уникальный инструмент для моделирования сложных и не очень сложных квантовых систем. Появилась уникальная возможность для управления такими системами, по-английски control — в смысле контролировать такие системы. Чем можно управлять в таких системах? Прежде всего можно управлять взаимодействием между такими частицами, из которых состоит квантовая система. Частицы могут притягиваться, отталкиваться, а могут совсем не взаимодействовать. Если мы имеем дело с ядерными частицами, с ядрами, нуклонами, то там взаимодействие задано изначально, и ядерной физике изменить взаимодействия очень сложно.

Как создать систему из двух частиц? В начале делают ловушку больших размеров, десятки атомов или сотни атомов, затем эту ловушку подвергают действию магнитного поля. Высота стенок ловушки уменьшается, число атомов там уменьшается и можно подобрать такую высоту, что там останется всего несколько атомов. Затем число атомов можно проконтролировать выключив ловушку и сфотографировав облако из атомов.