科学家将把玻色子原子变成表现为固体和超流体的超固体

联合量子研究所(JQI)的物理学家美国国家标准与技术研究所马里兰大学提出了一种将超冷“玻色子”原子——玻色子-爱因斯坦凝聚物的成分——转化为“超固体”的方法。“超固体”是一种奇异的物质状态,它同时表现为固体和无摩擦的超流体。虽然科学家已经在复杂的液氦混合物中发现了超固体的证据,但由如此弱相互作用的气体原子形成的超固体可能更容易理解,这可能为制造一系列新的“量子材料”提供线索,这些材料的奇异性质可能扩展物理学家对物质可能性的概念。欧洲杯足球竞彩

由两种不同类型的超冷原子构成的超固体的艺术再现。原子像固体一样有规律地重复排列,但也可以像超流体一样无摩擦地移动。黄色的形状代表原子所感受到的电的力量,它以有规则的模式变化。相应的。原子的密度(以球体的厚度表示)也以周期性的方式变化。资料来源:国家标准

超固体理论于1970年首次提出,它展示了固体的基本特征,即原子像晶格一样有规律地重复排列,以及超流体的基本特征,即粒子无摩擦地流动,不会损失任何能量。欧洲杯猜球平台超固体只能在低温下存在,它的行为与日常世界中的物体非常不同。

该研究报告的主要作者路德维希·马西解释说:“如果你往旋转洗衣机里加了更多的衣服,就会增加洗衣机轮毂的质量,洗衣机就需要施加更大的力才能让轮子倒转。”“但在一台超级固体洗衣机中,一些衣服会神秘地悬浮在太空中,当洗衣机旋转时,它们一动不动,从而使轮子更容易反转方向。”此外,这些悬浮的无摩擦衣服会形成一种可预测的图案,比如无摩擦的袜子和无摩擦的衬衫交替出现,就像原子在晶体中以重复的图案排列一样。”

2004年,宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)的摩西·陈(Moses Chan)和金恩成(Eun-Seong Kim)发表了一项开创性的低温氦实验,并收集了超固态的证据。然而,由于他们实验中使用的特定系统的复杂性,对他们观测结果的解释有相当大的不确定性。

现在,物理学家路德维希·马西(Ludwig Mathey)、伊佩·丹什塔(Ippei Danshita)和查尔斯·克拉克(Charles Clark)已经确定了一种技术,可以制造更容易理解的超固体。这种技术使用两种被限制在光学晶格中的超冷原子,这是一种“光网”,将原子困在规则位置。在论文被发表在《物理评论,joi小组识别条件的超冷原子云两个物种(如铷和钠,或两个不同形式的铷)可以自发凝结成一个国家,有晶体结构在原子的相对位置,例如,一个链条,其中两种不同类型的原子有规律地交替,但在这个链条中,整个云表现出玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的无摩擦、超流体性质。这仍然很难用熟悉的术语来描述——随附的图片显示了艺术家对它的概念——但研究小组确定了清晰的实验特征(本质上是云的照片),这可以验证这两种看似不相容的特性同时存在。

光学晶格和玻色-爱因斯坦凝聚的基础技术是NIST的首创,并通过应用于NIST的基本测量任务,如时间和频率标准以及改进的磁力和重力传感器,引发了原子物理学的复兴。超固体是超冷原子物理学进一步研究方向的一个例子:设计具有基本性质的量子材料,这在以前的熟悉物质中没有发现。欧洲杯足球竞彩

* L. Mathey, I. Danshita和C. W. Clark,在一维Bose混合物中创造超固体。物理评论a .作为快速通讯于2009年1月12日出版。

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