物理学家将三个普通原子转换成一种特殊的新物质状态

1970年,俄罗斯科学家维塔利·艾菲莫夫(Vitaly Efimov)提出,一个国际物理学家团队将三个正常原子转化为一种特殊的新物质状态。

在这种物质的新状态下,三个原子中的任意两个——在这种情况下是铯原子——会在很近的距离内相互排斥。“但当你把三个原子放在一起时,它们会相互吸引,形成一种新的状态。芝加哥大学

Chin和奥地利因斯布鲁克大学的鲁道夫·格林领导的10位科学家在3月16日的《自然》杂志上报道了这一进展。这篇论文描述了在格林实验室的实验,物理学家第一次能够在真空室中观察到艾菲莫夫状态,温度是绝对零度以上十亿分之一度(零下459.6华氏度)。

这个新国家的行为就像博罗米恩环,在意大利有历史意义的三个相互关联的圆圈的象征。博罗米恩概念也存在于物理、化学和数学中。

“这个环意味着三个物体纠缠在一起。如果你抓住其中任何一个,其他两个也会跟着。然而,如果你砍掉其中一个,另外两个就会散架。”“3这个数字有魔力。”

因斯布鲁克实验中,三个铯原子(一种用于原子钟的软金属)形成了一个分子,表现出了艾菲莫夫状态。但在理论上,Efimov态应该普遍适用于其他三种粒子在超冷温度下的集合。欧洲杯猜球平台“如果你能从任何其他类型的粒子中创造出这种状态,它将会有完全相同的行为,”Chin说。

格林说,这一发现可能导致建立一个新的研究专业,致力于理解几个相互作用的粒子的量子力学行为。欧洲杯猜球平台量子力学支配原子和亚原子粒子的相互作用,但最好的理解是当应用于由两个或多个粒子组成的系统。欧洲杯猜球平台

科学家们仍然无法很好地理解只包含少量粒子的系统。欧洲杯猜球平台随着科学家开始进行实验室实验,模拟由3或4个粒子组成的系统,就像在原子核中发现的那样,这种情况可能会改变。欧洲杯猜球平台

Chin说,现在艾菲莫夫状态已经实现,科学家们可以渴望设计物质的特性。因斯布鲁克-芝加哥大学的研究小组在实验中对原子施加了完全的控制,将它们转换成艾菲莫夫状态,然后随意重新转换成正常原子。

“这种所谓的对物质基本属性的量子控制现在看来是可行的。我们不局限于这些粒子的性质,比如铝的性质,或者铜的性质。欧洲杯猜球平台我们真的在创造一个新的状态,我们可以控制他们的财产。”

如今,纳米技术研究人员可以以新颖的方式将原子结合在一起,形成具有有趣新特性的材料,“但你并没有改变这些原子的基本相互作用,”Chin说。欧洲杯足球竞彩这只能在接近绝对零度的温度下进行。“目前,我不知道如何在更高的温度下实现这一点,”他说。

2003年至2005年,秦作为因斯布鲁克大学的访问科学家开始与格林的小组合作。他在去年加入芝加哥大学后继续合作。

“作为斯坦福大学的博士生,Cheng对在铯中观察Efimov物理的前景感到非常兴奋,”Grimm说。1999年,由物理学家弗拉丹·武莱蒂奇(Vladan Vuletic)和朱棣文(Steven Chu)领导的斯坦福大学实验在绝对零度以上百万分之一度的条件下进行。“现在我们知道,他们的样本太热了”,无法观察艾菲莫夫状态,格林说。

Chin补充说:“在从事铯研究多年后,这对我来说是梦想成真。”

http://www.uchicago.edu

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