Al bijna een eeuw vormen quasideeltjes, kwantumobjecten met unieke eigenschappen, een uitdaging voor wetenschappers. Nu heeft een team van natuurkundigen aan de Yale University een belangrijke doorbraak bereikt door meer controle over deze ongrijpbare entiteiten aan te tonen. Deze ontdekking, onthuld in *Nature Physics*, daagt gevestigde wetenschappelijke principes uit en belooft vooruitgang in kwantumonderzoek.
Quasideeltjes zijn 'opkomende' kwantumobjecten, waarbij een centraal deeltje interageert met omringende deeltjes en collectieve eigenschappen vertoont die niet in individuele componenten voorkomen. Ze zijn cruciaal voor het begrijpen van interagerende kwantumsystemen die worden gebruikt in computers, sensoren en andere apparaten. Hun complexe interacties hebben echter effectief onderzoek belemmerd.
Nir Navon, universitair hoofddocent natuurkunde aan Yale, legde uit dat ze door een eenvoudige bediening te manipuleren de eigenschappen van quasideeltjes kunnen veranderen, en vergeleek het met het transformeren van een paard in een eenhoorn door het omringende stof te beheren. Het Yale-team creëerde gecontroleerde experimenten om kwantumverschijnselen te simuleren, waarbij ze zich concentreerden op Fermi-polarons, quasideeltjes die worden gevormd door onzuiverheden die interageren met fermionen.
Door laser-gemanipuleerde atomen af te koelen tot nanoKelvin-temperaturen en nauwkeurige radiofrequentiecontrole te gebruiken, bereikten de onderzoekers een ongekende invloed op Fermi-polarons. Michael Knap van de Technische Universiteit van München merkte op dat dit niveau van controle zou kunnen leiden tot nieuwe kwantumtoestanden die de thermodynamica tarten, wat verder onderzoek naar deze exotische toestanden zou stimuleren.
Het vermogen om quasideeltjes te manipuleren opent mogelijkheden voor het begrijpen en beheersen van kwantumsystemen op nieuwe manieren. Navon voorziet de mogelijkheid om quasideeltjes op een controleerbare manier te vernietigen of te doen herleven, waardoor de kloof wordt overbrugd tussen goed begrepen en momenteel ongrijpbare kwantumsystemen. Deze vooruitgang zou een revolutie teweeg kunnen brengen in ons begrip van de kwantummechanica en haar potentiële toepassingen.