Физики смогли создать специальные двумерные структуры, одну из ультрахолодними атомами, а другую — с фотонами. В обоих случаях они достигли разного, но взаимодополняющего результата, который напоминал квантовый эффект Холла. Эти эксперименты могут оказывать большое влияние на фундаментальную науку и могут даже иметь практическое применение.
«Физически, у нас нет 4-мерного пространства, но мы можем добиться 4-мерного квантового эффекта Холла с помощью низькорозмірної системы, поскольку високорозмірна система закодирована в ее сложной структуре, — говорит Макаєл Рехтсман, профессор Университета штата Пенсильвания. — Возможно, нам удастся придумать новую физику в более высоком измерении, а затем создать устройства, обладающие этим преимуществом в более низких измерениях».
Другими словами, как трехмерные объекты отбрасывают плоские тени, по которым можно догадаться о форме этих 3D-объектов, также и мы можем, наблюдая за некоторыми реальными физическими системами, кое-что понять об их четырехмерную природу, рассматривая тени, которые проявляются в более низких измерениях.
Благодаря сложным вычислениям, за которые в 2016 была выдана Нобелевская премия, мы теперь знаем, что квантовый эффект Холла указывает на существование четвертого измерения в пространстве. Новейшие эксперименты, опубликованные в журнале Nature, дают нам пример эффектов, которые это четвертое измерение может иметь.
Одна из команд ученых — европейская — охладила атомы до температуры, близкой к абсолютному нулю и разместила их в двухмерную сетку. Применив квантовый «нагнетательный насос» для возбуждения пойманных атомов, физики заметили небольшие вариации в движении, которые соответствуют проявлений квантового эффекта Холла, что указывает на возможность когда-нибудь попасть в это четвертое измерение.
Американская группа также использовала лазеры, но на этот раз для управления светом, проходящим через стеклянный блок. Имитируя эффект электрического поля на заряженных частицах, ученые также смогли наблюдать последствия четырехмерного квантового эффекта Холла. По словам ученых, эти два эксперимента хорошо дополняют друг друга.
