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原子物理学:バンチングとアンチバンチングの同時実証

Nature 445, 7126 doi: 10.1038/445372a

ヘリウム3は、陽子、電子、中性子と同じくフェルミオンであり、同じ種類の粒子の集団中では特定の量子状態を2個以上の粒子が占有できないという統計法則に従う粒子である。フェルミオンどうしは互いに避け合い、この現象はアンチバンチングとよばれる。しかし、ヘリウム4はボソンである。光子、パイ中間子、アルファ粒子のようなボソンは互いにくっつき合い、1つの量子状態をいくつもの同じ種類の粒子が占有できるという統計法則に従う。この両方のタイプの粒子について量子統計挙動を示す証拠は別々に観測されているが、これまで1つの実験でこの2つを直接比較したことはなかった。2種類のヘリウムの物理的性質が似ていることを利用して、アムステルダム自由大学とパリのシャルル・ファブリ研究所のチームが、原子のバンチング挙動とアンチバンチング挙動を1つの実験で実証することに成功した。これは、量子統計効果の役割を見事に実証した実験であり、低温原子を用いた物理学の新しい魅力的な分野につながる可能性もある。

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