Псевдощель: как пары рождаются в сверхтекучем газе ✎ экспресс

Оригинал: "Rf spectra and pseudogap in ultracold Fermi gases across the BCS-BEC crossover from pairing fluctuation theory"
arXiv:2604.06004 · 2026-04-07 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Учёные объяснили, почему в ультрахолодном атомном газе появляется энергетическая щель ещё до перехода в сверхтекучее состояние.

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.

Псевдощель — это как зазор в энергетической шкале, куда частица не может попасть, хотя сверхтекучести (полной когерентности пар) ещё нет.

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.

Столкновение пары с одиночным атомом даёт заметный вклад в энергию — так называемую энергию Хартри, которую раньше не учитывали.

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.

Учёные
Satyendra Nath BoseAlbert EinsteinAndrey Markov
Понятия
псевдощель сверхпроводящая щель теория БКШ парадокс Браесса в биологии фазовые флуктуации статистика Ферми — Дирака сверхбыстрая спектроскопия золотое правило Ферми куперовская пара суперсимметрия нетрадиционная сверхпроводимость высокотемпературная сверхпроводимость