понятие

квантовая капля

Макроскопическое квантовое состояние, в котором частицы образуют когерентный самосвязанный объект без поверхности.
6 статей

Описание

Квантовая капля — это самосвязанное, жидкообразное состояние вещества, образованное разреженным газом сверххолодных атомов, удерживаемое квантовыми флуктуациями, а не поверхностным натяжением или внешним удержанием. В отличие от обычной жидкой капли, которая существует благодаря межмолекулярным силам, квантовая капля возникает из-за тонкого баланса между притягивающими среднеполевыми взаимодействиями и отталкивающими квантовыми поправками. Такие капли содержат от тысяч до миллионов атомов и ведут себя как единый когерентный квантовый объект, но при этом они макроскопического размера — видны под микроскопом.

История

Квантовые капли были впервые предсказаны теоретически в 1970-х годах для гелия, но для сверххолодных атомных газов они были предложены в 2014 году Дмитрием Петровым и соавторами. Впервые экспериментально они были наблюдены в 2016 году в дипольных газах диспрозия и эрбия, а затем в смесях бозонных атомов.

Как это работает

В конденсате Бозе-Эйнштейна атомы можно заставить притягиваться друг к другу с помощью магнитной или оптической настройки (резонанс Фешбаха). Если притяжение слишком сильное, газ коллапсирует; если слишком слабое — расширяется. Квантовые капли возникают, когда притягивающая среднеполевая энергия почти точно компенсируется отталкивающей энергией квантовых флуктуаций (поправка Ли-Хуанга-Янга). Этот баланс создаёт стабильное самосвязанное состояние с фиксированной плотностью, не зависящей от числа атомов. Поверхность капли — не резкая граница, а плавный переход, и она может существовать без внешней ловушки.

Где применяется

Квантовые капли изучаются как платформа для квантового моделирования, особенно для исследования сверхтвёрдых фаз и для создания атомтронных цепей, где когерентные волны вещества текут без диссипации.

Любопытный факт

Квантовые капли могут быть настолько разреженными, что их плотность примерно в миллиард раз ниже плотности воздуха, и при этом они остаются самосвязанными в свободном пространстве без какого-либо контейнера.

Граф понятий →

Статьи по теме · 6

Квантовые газы2026-06-141 минarXiv:2606.15951экспресс
Жидкость из атомов, которую не пролить
В квантовом мире частицы могут сливаться в единую жидкость, которая течёт без трения. Одна из самых загадочных её форм — дробная квантовая жидкость Холла. В ней электроны или атомы двигаются как единый вихрь, а их заряд дробится на части, словно пирог, нарезанный на идеально ровные куски.
Тёмная материя как квантовая капля
В центре многих галактик прячется невидимое гало из тёмной материи — оно удерживает звёзды на окраинах, не давая им разлететься. Долгое время его описывали как разреженный газ частиц, но новая работа предлагает иной взгляд: тёмная материя может собираться в квантовую каплю.
Капля ползёт, извиваясь
Крошечная капля масла протискивается через водный канал, который уже её самой. В чистой воде она ползёт спокойно, как круглый шарик. Но добавьте в воду немного мыла — и капля начинает изгибаться, словно гусеница.
Гидродинамика2026-04-121 минarXiv:2604.10491экспресс
Дождь, который считает капли
Дождевая капля падает в лужу, и от удара взлетает фонтанчик мелких брызг. Каждая из них — новая, вторичная капля. Сколько их, какого они размера и как долго живут, зависит от множества вещей: скорости падения, размера капли, свойств воды. Учёные решили разобраться в этом хаосе с помощью компьютерного моделирования. Они воссоздали падение одной и двух капель дождя в воду.
Галактики2026-01-191 минarXiv:2601.12728экспресс
Космические пули в облаке W44
В плотном газовом облаке W44, где рождаются звёзды, телескоп ALMA разглядел восемь крошечных сгустков, летящих с огромными скоростями. Каждый из них в картах «положение–скорость» выглядит как латинская буква V — так же, как уже известная «Пуля», найденная ранее. Такое сходство намекает на общее происхождение.