소비에트 핵 물리학자가 입자의 트리오가 무한 둥지-폴 구성에 자신을 배열 할 수 있다는 외설적 인 이론을 제안한 지 40 년이 지난 후, 실험 주의자들은이 기괴한 문제 상태라는 강력한 증거를보고했다.
1970 년에 Vitaly Efimov는 원자 핵을 채우는 양성자 및 중성자와 같은 세 입자 세트의 거동을 계산하기 위해 양자 역학의 방정식을 조작하고 있었는데, 핵 성분뿐만 아니라 올바른 조건에서도 자연의 어떤 트리오에 관한 법을 발견했을 때.
대부분의 힘은 자석이나 행성의 북쪽과 남쪽 극과 태양과 같은 쌍 사이에서 작용하는 반면, Efimov는 세 가지 구성 요소가 작용 해야하는 효과를 확인했습니다. 함께, 구성 요소는 두 개가 직접 연결되지 않은 3 개의 상호 연결된 원의 고대 상징 인 보레미아 고리와 유사한 물질의 상태를 형성합니다. 소위 Efimov "Tremer"는 특성이 올바른 값으로 조정되는 한 트리오의 양성자, 삼중 학적 분자 또는 다른 세 입자 세트로 구성 될 수 있습니다. 그리고 놀라운 번영에서,이 가상의 물질 상태는 들어 본 적이없는 특징을 나타 냈습니다. 실질적으로 무한에서 무한까지 크기가 범위를 이룰 수있는 능력
휴스턴의 라이스 대학교 (Rice University)의 물리학 교수 인 랜디 헐 레트 (Randy Hulet)는“이것은 꽤 거친 아이디어입니다. "이 무한한 일련의 분자를 얻습니다."
Efimov는 3 개의 입자가 함께 모일 때 그들의 힘의 특별한 합류가 붕소 링 효과를 만듭니다. 하나는 충분하지 않지만 두 입자의 효과는 3 분의 1을 결합하기 위해 공모 할 수 있습니다. 이산성 스케일 불변이라고하는 중첩-폴 기능은 세 입자 사이의 힘을 설명하는 방정식의 대칭에서 발생했습니다. 일정 거리를 간격 할 때 입자가 방정식을 만족 시키면 22.7 배 더 멀리 떨어진 동일한 입자도 용액이었다. "스케일링 계수"라고 불리는이 숫자는 수학에서 원주와 직경의 비율 인 PI만큼이나 수학에서 나왔습니다.
Hulet은“이것은 양파의 층과 같습니다. “한 층에 분자가 보입니다. 층을 껍질을 벗기면 22.7 배 더 작은 분자가 있음을 알 수 있습니다. 층을 벗길 때마다 다른 분자를 찾을 수 있습니다.”
Efimov는 그의 이론을 소비에트 저널과 Western Publication Physics Letters B에 출판했습니다. 처음에는 거의 아무도 믿지 않았습니다.
Efimov의 논문이 나타 났을 때 고등학교에 있었던 오하이오 주립 대학의 이론적 물리학자인 에릭 브라 아 텐 (Eric Braaten)은“서구에서는이 아이디어가 회의론으로 인사했다.
이론가들은 오류를 찾기 위해 방정식으로 넘어 갔다. 그러나 대신 브라 아텐은“그들은 그것이 사실이라고 확신하게되었다”고 말했다.
그러나 밀폐 된 논리가 있더라도 이론이 반드시 본질적으로 나타날 필요는 없었습니다. Purdue University의 물리학자인 Chris Greene은“실제로 어떤 기초가 있는지는 너무 이상하다고 생각했습니다.
그리고 수십 년 동안, 아무도 이론이 실제 문제를 묘사했는지 여부를 아무도 몰랐습니다. 연구원들이 Efimov Tremers를 찾을 곳을 어지럽히면서 Efimov 자신은 서쪽으로 이주하여 워싱턴 대학교에서 가르치는 교수가되었으며, 그곳에서 그의 외계인 이론보다 비탄성 충돌에 관한 수업 중에 수업 시간에 총을 쏘는 데 더 많은 것을 달성했습니다.
.Efimov 상태는 약하게 묶여 있고 일반적으로 다른 힘에 의해 압도되기 때문에 그것을 관찰하려면 정확한 튜닝이 필요합니다. 입자는 그들 사이의 힘의 범위를 넘어서 멀리 떨어져있을 때 충돌 할 수있는 독특한 양자 특성을 가져야합니다. 그리고 입자는 형성에서 벗어나기에는 너무 적은 에너지가 있어야합니다.
일부 물리학 자들은 실수로 미세 조정하면 Efimov 상태가 헬륨 -4 원자와별로 형성되고 많은 다른 요소들을 형성하는 Hoyle State라는 탄소 동위 원소에서 발생할 수 있다고 의심했습니다. 그러나이 핵은 통제 된 연구에 비해 너무 복잡했다.
1999 년에 Greene은 Efimov State에 필요한 특성이 새로 개발 된 초음파 광학 트랩에서 손으로 조정할 수 있음을 깨달았습니다. 이 장치 내부의 원자는 레이저 냉각 될 수 있으며 절대 제로 이상의 정도로 냉각 될 수 있으며, 흔들리는 능력을 제한하고 자기장이 적용되어 먼 거리에서 충돌 할 수 있습니다.
.Rudi Grimm과 오스트리아 인스 브루 크 대학교 (University of Innsbruck)의 그의 그룹은 2006 년에 처음으로 에피 모프 트리머를 만들어 절대 제로 이상의 10 억 냉각 된 세소 원자에서 냉각 된 트리오에서 구축했습니다. Efimov는 오랫동안 기다려온 승리였으며, Grimm은 그 소식을 들었을 때 매우 감정적으로되었다.
.그러나 결과는 이론을 결정적으로 증명하지 않았다.
시카고 대학교의 물리학 교수 인 2006 년 Grimm의 그룹의 일원 인 Cheng Chin은“한 가지 예를 들어 러시아 중첩 인형인지 말하기는 매우 어렵습니다. Chin은 이론을 증명하기 위해“새로운 인종을 시작했다”고 말했다.
8 년 후, 일련의 Efimov 국가를 관찰하기위한 경쟁은 사진 마감으로 끝났습니다. "당신이 보는 것은 3 개국의 세 그룹이 약 1 개월 이내에이 여러 Efimov 주를보고하는 세 그룹입니다."라고이 그룹 중 하나를 이끌었습니다. "정말 놀랍습니다."
Grimm의 팀은 세슘 원자로 만들어진 두 번째 Efimov Tremer를 관찰하여 5 월 12 일 실제 검토 편지에서 결과를보고했습니다. 2006 년 삼량 체는 1,000 수소 원자의 폭에 걸쳐 새로운 마이크로 미터를 측정해야합니다.“거대한 분자”라고 Grimm은 말했다.
각 22.7 배 더 큰 Efimov 상태는 22.7 제곱 시간이 약하기 때문에 새로운 상태가 형성되도록 광학 트랩을 더욱 냉각시켜야합니다. Grimm의 그룹은 기술을 완성하고 실험 한계의 가장자리에서 상태를 감지했습니다.
한편, 다른 두 그룹은 이론에서 각주를 이용하여 3 개의 연속 Efimov 상태를 관찰했습니다. 동일한 세트가 아닌 다른 입자의 혼합물에서 트리머가 구축되면 22.7의 스케일링 계수는 입자의 상대 질량에 따라 감소합니다. 다시 말해, 원자 혼합물로 만든 중첩 인형은 크기가 더 가까워서 실험 창 내에서 더 많은 것을 관찰 할 수 있습니다.
Heidelberg University의 Matthias Weidemüller가 이끄는 Chin의 팀과 그룹은 각각 2 개의 세소 원자와 훨씬 가벼운 리튬 원자로 만들어진 세 가지 크기의 Efimov 삼량 체를 관찰했습니다. Chin의 그룹은 2 월에 온라인으로 종이를 게시했으며 Heidelberg 과학자들은 3 월에 그들과 함께했습니다. 여전히 동료 검토를 받고있는 두 논문은 트리머의 상대 크기에 대해 4.9 정도의 스케일링 계수를보고했습니다. 이론에 의해 예측 된 22.7에 대한 조정
.Chin은“우리는이 결과에 대해 매우 기쁘게 생각합니다. "복잡한 분자 세계에는 새로운 법이 있습니다."
법은 양자 스케일에서 (입자가 충분히 차가워지면) 우주의 크기와 그 너머까지 이론적으로 무한한 순서에 걸쳐있는 입자의 가장 오래된 트리오의 기하학적 진행입니다. Chin은“우리는 무한한 수를 보지 못했지만 3 번 연속으로 볼 때 꽤 강력한 증거가 있습니다.
일부의 경우 결과는 시대의 끝과 출발점을 나타냅니다.
Grimm은“고전적인 Efimov 시나리오의 경우 이제 이야기가 기본적으로 완성되었습니다. 그러나 차가운 원자에서 소수의 신체 현상을 보는 패러다임으로 그는“빙산의 일각과 같습니다.”
.연구진은 Efimov 국가는 소수의 물리학에서 가장 기본적인 영향이지만, 4, 5 및 6 바디 상호 작용 등 소수의 원자의 배열에 영향을 미치는 수많은 다른 사람들이 있다고 말했다. 과학자들은이 이국적인 형태의 초전도성과 같은 새로운 벌크 특성을 생성하기 위해 초소형 광학 트랩에서 이러한 효과 중 일부를 확대 할 수 있다고 생각합니다. 소수의 물리학에 대한 이해가 향상되면 더 많은 입자를 포함하는보다 복잡한 시스템의 모델에도 제공됩니다.
그러나 Efimov 상태의 직접적인 실제 적용은 제한적입니다. 수십 년 동안 이상하면서도 우아한 아이디어를 연구 한 연구원들에게 새로운 연구의 주요 원동력이자 주요 기쁨은 최종 증거를 가지고 있습니다.
새로운 연구에 관여하지 않은 Braaten은“이 마법 번호 22.7을 실제로 보는 것은 만족 스럽습니다. "이 모든 것이 효과가 있다는 간접적 인 증거가 있었지만 실제로 실험 에서이 개별 스케일링 계수를 명시 적으로 보는 것은 편안합니다."
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