Физики "нащупали" пятое состояние материи

Учёные Сяо-Ган Вэнь из Массачусетского технологического института и Михаэль Ливайн из Гарвардского университета объявили о том, что, возможно, открыли новое фазовое состояние материи.

К настоящему времени известны четыре доказанных фазы: твердая, жидкая, газообразная, а также плазма.

Сообщение о своём открытии учёные сделали на конференции по Топологическим квантовым вычислениям, проходившей в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в марте 2007 года. Научная работа Вэня и Ливайна была направлена на изучение электронов с дробным зарядом, открытых в 1983 году и названных позже квази-частицами. За работу, посвящённую этим частицам, в 1998 году Роберту Лаулину, Хорсту Стормеру и Даниэлю Сту была вручена Нобелевская премия по физике.

Ранее было установлено, что проходящие по границе раздела между двумя полупроводниками электроны ведут себя как частицы, обладающие только частью целого заряда. Подобное поведение называется дробным квантовым эффектом Холла (ДКЭХ); оно показывает, что электроны не являются элементарными частицами. Однако, по предположению Лаулина, Стормера и Сту, при определённых условиях электроны собираются таким образом, что создаётся видимость дробного заряда.

Вэнь считает, что системы ДКЭХ могут быть неизвестным ранее фазовым состоянием материи. Несмотря на то что атомы в таких системах расположены в беспорядке, как в жидкостях и газах, электроны в них обращаются около друг друга с чётко выровненным шагом. В настоящее время физики используют специальное условие в квантовой механике для описания возможности свойства, позволяющего частицам быть связанными на относительно больших дистанциях.

На основании наблюдений Вэнь и Левайн предположили, что электроны могут не являться элементарными частицами, а формироваться на концах длинных "струн", отходящих от других фундаментальных частиц. Учёные создали описание модели, в которой струны свободно перемещаются и при этом связаны в большую сеть. После этого модель была обсчитана на компьютере. В результате было подтверждено, что сеть струн может формировать электроны с целым и дробным зарядом. Помимо этого при колебаниях струн в модели порождаются волны, подчиняющиеся уравнению Максвелла, описывающего поведение света. Расчёты показали также применимость модели для объяснения происхождения других элементарных частиц.

Теперь Вэнь и Ливайн намерены проверить применимость своей модели для представления Вселенной в качестве "жидкости", состоящей из сети струн. В теории учёных элементарные частицы не являются строительными кирпичами материи, а порождаются глубокой структурой заполненного вакуума пространства-времени, отмечает "Компьюлента".