Новый опыт, проведённый физиками из Калифорнийского унив. и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США), более чем в тысячу раз уменьшает шансы на то, что фотоны являются фермионами, а не бозонами.
Бозонами называют частицы с целым значением спина, а фермионам, соответственно, остаются полуцелые значения. Бозоны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, которая допускает наличие произвольного количества одинаковых частиц в одном и том же квантовом состоянии; следствием данного становится возможность образования бозе-эйнштейновского конденсата. Фермионы, в собственную очередь, подчиняются статистике Ферми — Дирака и принципу Паули, по которому тождественные частицы не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии.
Новый опыт, проведённый физиками из Калифорнийского унив. и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США), более чем в тысячу раз уменьшает шансы на то, что фотоны являются фермионами, а не бозонами.
Бозонами называют частицы с целым значением спина, а фермионам, соответственно, остаются полуцелые значения. Бозоны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, которая допускает наличие произвольного количества одинаковых частиц в одном и том же квантовом состоянии; следствием данного становится возможность образования бозе-эйнштейновского конденсата. Фермионы, в собственную очередь, подчиняются статистике Ферми — Дирака и принципу Паули, по которому тождественные частицы не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии.
Эта стройная картина подтверждается расчётами в рамках квантовой гипотезы поля, однако некоторых физиков смущает то, что она основывается на предположениях, которые, например, могут и не выполняться в гипотезы струн.
Авторы постарались выполнить как возможно более точную экспериментальную проверку указанных выше утверждений, сводящихся к известной теореме о связи спина и статистики. «Мы, естественно, понимали, что шансов опровергнуть гипотезу у нас слегка, — утверждает 1 из участников изучения Дмитрий Будкер. — Однако если бы это удалось, открытие было бы революционным».
Исследователи рассматривали двухфотонный переход 6s2 1S → 5d6d 3D1 в барии, связанный с изменением полного углового момента атома с нуля на единицу. Опыт был построен на том, что пары фотонов с одинаковыми частотами, если они на самом деле являются бозонами, не обязаны начать данный переход.
На пучок атомов бария в оптическом резонаторе направлялось излучение лазеров, характеристики которых были подобраны так, чтоб суммарная энергия пар фотонов соответствовала двухфотонному возбуждению. Состояние атомов контролировалось путём регистрации фотонов, испускаемых при последующем переходе 5d6d 3D1 → 6s6p 3P.
Как и ожидали физики, при условии равенства частот излучения стимулировать двухфотонный переход не удавалось. Все проведённые раньше эксперименты подобного рода давали гораздо (на 3 порядка) наименее точные итоги; по заверениям г-на Будкера, скоро погрешность измерений возможно будет снизить ещё в 100-1 000 раз.