物理学家把量子气体变成超固体

2022-02-25 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:107 /
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五十年前预测,超固体是物质的一个奇异阶段,超流性和晶序并存。通过结合理论和实验,一组来自奥地利的物理学家证明了两种镧系金属的偶极量子气体& # 8212;铒和镝& # 8212;支持具有超固态特性的状态。数以万计的粒子自发组织成一个自我确定的晶体结构,同时共享相同的宏观波函数& ......

五十年前预测,超固体是物质的一个奇异阶段,超流性和晶序并存。通过结合理论和实验,一组来自奥地利的物理学家证明了两种镧系金属的偶极量子气体& # 8212;铒和镝& # 8212;支持具有超固态特性的状态。

Several tens of thousands of particles spontaneously organize in a self-determined crystalline structure while sharing the same macroscopic wavefunction -- hallmarks of supersolidity. Image credit: University of Innsbruck.

数以万计的粒子自发组织成一个自我确定的晶体结构,同时共享相同的宏观波函数& # 8212;超级固体的标志。影像学分:因斯布鲁克大学。

在超固体中,原子以晶体模式排列,同时表现得像超流体,粒子在超流体中无摩擦运动。

第一作者、因斯布鲁克大学实验物理研究所的Lauriane Chomaz博士和他的同事说:“虽然大多数工作都集中在实现氦中的超固体,但研究人员最近转向了原子气体,尤其是那些具有强偶极相互作用的气体。

“最近的实验表明,这种气体与超流氦有着根本的相似之处。这些特征为达到同时具有自发密度调制和全局相位相干性的状态奠定了基础,这是超固体的指标。”

该团队制造的两种超固体是用铒和镝量子气体制造的。

“在铒和镝量子气体中,我们通过调节粒子之间的相互作用强度,实验性地创造了显示超固体这些特征的状态,”科学家们说。

来自因斯布鲁克大学和奥地利科学院量子光学和量子信息研究所的资深作者弗朗西丝卡·费尔莱诺博士说:“虽然在铒中,超固体行为只是短暂的,但我们的镝实现显示出了前所未有的稳定性。

“在这里,超固体行为不仅寿命长,而且可以通过蒸发冷却直接实现,从热样品开始。”

“就像在一杯茶上吹气一样,这里的原理是去除携带大部分能量的粒子,使气体变得越来越冷,最终在热平衡时达到具有超固态特性的量子简并稳态。”

“这为近期的实验和理论提供了令人兴奋的前景,因为在这种环境下的超固体状态几乎不受耗散动力学或激发的影响,从而为探测其激发光谱和超流体行为铺平了道路。”

研究结果发表在《物理评论x》杂志上。

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长度Chomaz等人,2019年。偶极量子气体中的长寿命和瞬态超固体行为。phys . rev . X 9(2):021012;doi: 10.1103/PhysRevX.9.021012


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