科學家首次在新維度條件下實現量子氣體的超固體

2021-08-19 11:46:53來源：cnBeta 關鍵詞：量子氣體量子設備閱讀量：24813

導讀：現在，科學家們可以在實驗室中精確地控制極冷氣體云中的單個粒子并揭示出在日常世界中無法觀察到的現象。

　　據外媒報道，量子氣體非常適合研究物質相互作用的微觀結果。現在，科學家們可以在實驗室中精確地控制極冷氣體云中的單個粒子并揭示出在日常世界中無法觀察到的現象。如玻色-愛因斯坦凝聚中的單個原子是完全離域的。這意味著在任何給定的時間，在凝聚體的每一點上都存在相同的原子。

　　兩年前，由來自因斯布魯克大學實驗物理系Francesca Ferlaino領導的研究團隊跟因斯布魯克奧地利科學院的量子光學和量子信息研究所首次成功地在磁性原子的超冷量子氣體中實現超固態。磁相互作用使原子自組織成液滴并按照規則的模式排列。

　　“通常情況下，你會認為每個原子會在一個特定的液滴中被發現，其無法進入彼此之間，”Francesca Ferlaino團隊成員Matthew Norcia表示，“然而，在超固態狀態下，每個粒子在所有液滴上都是離域的，同時存在于每個液滴中。所以基本上，你有一個系統，它有一系列高密度區域，所有這些區域都共享相同的離域原子。”

　　盡管存在空間秩序(超流體)，但這種奇異的結構可以產生無摩擦流等效果。

　　新的維度，新的效果

　　到目前為止，量子氣體中的超固態只被觀察到是一串液滴(沿一維方向)。“通過跟漢諾威萊布尼茲大學的理論家Luis Santos和因斯布魯克大學的理論家Russell Bisset的合作，我們現在已經將這種現象擴展到二維并產生了兩行或多行液滴的系統，”Matthew Norcia指出。這不僅是定量的改進，并且還極大地拓寬了研究視角。

　　他說道：“比如在一個二維的超固體系統中，人們可以研究漩渦是如何在幾個相鄰水滴之間的孔中形成的。”Francesca Ferlaino已經在展望未來，他表示：“雖然這些在理論上描述的渦旋尚未被證實，但它們代表了超流體的一個重要結果。”

　　新研究領域：超固體

　　50年前就曾有預言稱，超固態及其驚人的特性會在超流氦中得到了廣泛的研究。然而，經過幾十年的理論和實驗研究，仍沒有一個明確的證據證明該系統的超固態。兩年前，來自比薩、斯圖加特和因斯布魯克的研究小組首次獨立成功地從超冷量子氣體中的磁性原子中創造出所謂的超固體。超固體這一新興的、不斷發展的研究領域的基礎是磁性原子的強極性，其相互作用特性使得在實驗室中創造出物質的這種矛盾的量子力學狀態成為可能。

　　(原標題：科學家首次在新維度條件下實現量子氣體的超固體)

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