В кастрюле с кипящей водой пузырьки пара рождаются и лопаются, но сама вода остаётся жидкостью. Похожее происходит в ультрахолодном атомном газе: атомы постоянно образуют пары и снова разлетаются, хотя сверхтекучесть ещё не наступила. Из-за этого в спектре частиц появляется «мёртвая зона» — псевдощель, где энергия не может принимать определённые значения.
Флуктуации пар — ключ к пониманию. Атомы в газе взаимодействуют, и иногда два атома слипаются в пару на короткое время. Пара живёт недолго, но её рождение и распад меняют энергию соседних атомов. Раньше учёные упрощали расчёты, считая пары долгоживущими, но теперь впервые учли их конечное время жизни и столкновения пар с одиночными атомами. Это как если бы переводчик на переговорах не только переводил фразы, но и сам иногда отвлекался на разговоры в зале — смысл искажается, но по-другому.
Расчёты сравнили с экспериментами по радиочастотной спектроскопии: атомы облучают радиоволнами и смотрят, какие энергии они поглощают. Оказалось, что псевдощель плавно растёт при переходе от слабого взаимодействия к сильному, а пары при энергиях выше удвоенной щели ведут себя как диффундирующие — они постоянно рвутся и рождаются заново. Это подтверждает, что псевдощель возникает именно из-за парных флуктуаций, а не из-за других эффектов.
Теперь картина яснее: псевдощель — не экзотика, а естественное следствие того, что в сильно взаимодействующем газе пары постоянно образуются и распадаются. Это помогает понять не только ультрахолодные атомы, но и высокотемпературные сверхпроводники, где похожий эффект мешает току течь без потерь.
Ультрахолодные атомные газы охлаждают до миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля — это самые холодные места во Вселенной, холоднее даже космического пространства.
В романе «Задача трёх тел» Лю Цысиня инопланетяне используют квантовые эффекты для связи, а псевдощель — пример того, как квантовые флуктуации меняют свойства материи на макроуровне.