'很神奇,它既是晶體又是超流體'

物理 阿爾伯特·愛因斯坦 博科園 2019-09-18
"
"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

很神奇,它既是晶體又是超流體

第一個實驗是用氣體與光場耦合,實驗顯示了具有超固態性質的狀態,但在這些狀態下,固體仍然是不可壓縮的。現在三個研究小組(一個由Tilman Pfau領導的德國小組,一個由Giovanni Modugno領導的意大利小組,以及一個由Francesca Ferlaino領導的Innsbruck大學和Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation的研究小組)同時發表了對具有超固體性質狀態的觀察。innsbrucucs的研究人員表示:我們能夠證明,在特定的相互作用條件下,磁性氣體經歷了向超固態的相變。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

很神奇,它既是晶體又是超流體

第一個實驗是用氣體與光場耦合,實驗顯示了具有超固態性質的狀態,但在這些狀態下,固體仍然是不可壓縮的。現在三個研究小組(一個由Tilman Pfau領導的德國小組,一個由Giovanni Modugno領導的意大利小組,以及一個由Francesca Ferlaino領導的Innsbruck大學和Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation的研究小組)同時發表了對具有超固體性質狀態的觀察。innsbrucucs的研究人員表示:我們能夠證明,在特定的相互作用條件下,磁性氣體經歷了向超固態的相變。

很神奇,它既是晶體又是超流體

表現出兩種自發密度調製(即自發密度調製),晶體和全局相位相干性。值得注意的是,超固體性質真正來自於裸粒子間的相互作用,它們具有很強的偶極-偶極貢獻。在此基礎上,弗朗西斯卡·法萊諾(Francesca Farlaino)領導的研究小組開展了一項新研究,對捕獲偶極超固體的激發光譜進行了研究,獲得了有趣的新觀測結果。這項研究是揭示物質超固態如何響應激發態的重要一步。要探測超固體性,重要的是要證明系統超流體和晶體性質對擾動的反應不同。更普遍地說,在量子物理學中,任何系統都有其固有的激發模式,用來描述它對擾動的響應。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

很神奇,它既是晶體又是超流體

第一個實驗是用氣體與光場耦合,實驗顯示了具有超固態性質的狀態,但在這些狀態下,固體仍然是不可壓縮的。現在三個研究小組(一個由Tilman Pfau領導的德國小組,一個由Giovanni Modugno領導的意大利小組,以及一個由Francesca Ferlaino領導的Innsbruck大學和Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation的研究小組)同時發表了對具有超固體性質狀態的觀察。innsbrucucs的研究人員表示:我們能夠證明,在特定的相互作用條件下,磁性氣體經歷了向超固態的相變。

很神奇,它既是晶體又是超流體

表現出兩種自發密度調製(即自發密度調製),晶體和全局相位相干性。值得注意的是,超固體性質真正來自於裸粒子間的相互作用,它們具有很強的偶極-偶極貢獻。在此基礎上,弗朗西斯卡·法萊諾(Francesca Farlaino)領導的研究小組開展了一項新研究,對捕獲偶極超固體的激發光譜進行了研究,獲得了有趣的新觀測結果。這項研究是揭示物質超固態如何響應激發態的重要一步。要探測超固體性,重要的是要證明系統超流體和晶體性質對擾動的反應不同。更普遍地說,在量子物理學中,任何系統都有其固有的激發模式,用來描述它對擾動的響應。

很神奇,它既是晶體又是超流體

例如,一根被拉緊的吉他弦,只以給定的頻率做出反應,發出清晰的聲音,訓練有素的耳朵可以識別出這是一個特定音符,從而估計出弦的特徵。量子系統也是如此;激發光譜揭示了其內在特性的密切信息。因此,探索超固體的激發態,可以對這個有趣的階段有新的、更深入的瞭解。研究人員觀察到的反應符合與超固態有關的理論預測,這表明成功地觀測到了超固態。其研究成果論文發表在《物理評論快報》上,專門研究了處於三維各向異性阱中,偶極玻色氣體在超流體和超固體之間轉變時的基本激發光譜。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

很神奇,它既是晶體又是超流體

第一個實驗是用氣體與光場耦合,實驗顯示了具有超固態性質的狀態,但在這些狀態下,固體仍然是不可壓縮的。現在三個研究小組(一個由Tilman Pfau領導的德國小組,一個由Giovanni Modugno領導的意大利小組,以及一個由Francesca Ferlaino領導的Innsbruck大學和Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation的研究小組)同時發表了對具有超固體性質狀態的觀察。innsbrucucs的研究人員表示:我們能夠證明,在特定的相互作用條件下,磁性氣體經歷了向超固態的相變。

很神奇,它既是晶體又是超流體

表現出兩種自發密度調製(即自發密度調製),晶體和全局相位相干性。值得注意的是,超固體性質真正來自於裸粒子間的相互作用,它們具有很強的偶極-偶極貢獻。在此基礎上,弗朗西斯卡·法萊諾(Francesca Farlaino)領導的研究小組開展了一項新研究,對捕獲偶極超固體的激發光譜進行了研究,獲得了有趣的新觀測結果。這項研究是揭示物質超固態如何響應激發態的重要一步。要探測超固體性,重要的是要證明系統超流體和晶體性質對擾動的反應不同。更普遍地說,在量子物理學中,任何系統都有其固有的激發模式,用來描述它對擾動的響應。

很神奇,它既是晶體又是超流體

例如,一根被拉緊的吉他弦,只以給定的頻率做出反應,發出清晰的聲音,訓練有素的耳朵可以識別出這是一個特定音符,從而估計出弦的特徵。量子系統也是如此;激發光譜揭示了其內在特性的密切信息。因此,探索超固體的激發態,可以對這個有趣的階段有新的、更深入的瞭解。研究人員觀察到的反應符合與超固態有關的理論預測,這表明成功地觀測到了超固態。其研究成果論文發表在《物理評論快報》上,專門研究了處於三維各向異性阱中,偶極玻色氣體在超流體和超固體之間轉變時的基本激發光譜。

很神奇,它既是晶體又是超流體

通過研究系統對磁系統的反應,該研究向前邁出了重要的一步。一個系統的反應方式可以告訴你很多關於這個系統本身的信息。考慮一個人向一個系統扔石頭的外部干擾就足夠了,如果一個人把石頭扔到海里或扔到牆上,反應會有多大的不同,當然這只是一個比喻。本研究的不是扔石頭,而是系統的可壓縮性。在研究中,科學家通過改變外部磁場的值,從本質上探索了由鉺原子的量子氣體在一個雪茄形狀的光阱中,產生超固態的激發模式。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

很神奇,它既是晶體又是超流體

第一個實驗是用氣體與光場耦合,實驗顯示了具有超固態性質的狀態,但在這些狀態下,固體仍然是不可壓縮的。現在三個研究小組(一個由Tilman Pfau領導的德國小組,一個由Giovanni Modugno領導的意大利小組,以及一個由Francesca Ferlaino領導的Innsbruck大學和Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation的研究小組)同時發表了對具有超固體性質狀態的觀察。innsbrucucs的研究人員表示:我們能夠證明,在特定的相互作用條件下,磁性氣體經歷了向超固態的相變。

很神奇,它既是晶體又是超流體

表現出兩種自發密度調製(即自發密度調製),晶體和全局相位相干性。值得注意的是,超固體性質真正來自於裸粒子間的相互作用,它們具有很強的偶極-偶極貢獻。在此基礎上,弗朗西斯卡·法萊諾(Francesca Farlaino)領導的研究小組開展了一項新研究,對捕獲偶極超固體的激發光譜進行了研究,獲得了有趣的新觀測結果。這項研究是揭示物質超固態如何響應激發態的重要一步。要探測超固體性,重要的是要證明系統超流體和晶體性質對擾動的反應不同。更普遍地說,在量子物理學中,任何系統都有其固有的激發模式,用來描述它對擾動的響應。

很神奇,它既是晶體又是超流體

例如,一根被拉緊的吉他弦,只以給定的頻率做出反應,發出清晰的聲音,訓練有素的耳朵可以識別出這是一個特定音符,從而估計出弦的特徵。量子系統也是如此;激發光譜揭示了其內在特性的密切信息。因此,探索超固體的激發態,可以對這個有趣的階段有新的、更深入的瞭解。研究人員觀察到的反應符合與超固態有關的理論預測,這表明成功地觀測到了超固態。其研究成果論文發表在《物理評論快報》上,專門研究了處於三維各向異性阱中,偶極玻色氣體在超流體和超固體之間轉變時的基本激發光譜。

很神奇,它既是晶體又是超流體

通過研究系統對磁系統的反應,該研究向前邁出了重要的一步。一個系統的反應方式可以告訴你很多關於這個系統本身的信息。考慮一個人向一個系統扔石頭的外部干擾就足夠了,如果一個人把石頭扔到海里或扔到牆上,反應會有多大的不同,當然這只是一個比喻。本研究的不是扔石頭,而是系統的可壓縮性。在研究中,科學家通過改變外部磁場的值,從本質上探索了由鉺原子的量子氣體在一個雪茄形狀的光阱中,產生超固態的激發模式。

很神奇,它既是晶體又是超流體

在這個實驗裝置中,密度調製沿著阱自發地出現,而系統保持在超流體狀態。然後,研究人員通過在密度調製出現的同一方向上擾動陷阱,使整個系統處於激發狀態。這導致了不同模式的激發,通過觀察氣體自身物質波干涉(通過使氣體膨脹得到)模式隨時間變化來探測模式的變化。在本研究中,科學家利用一種稱為主成分分析的無模型統計分析方法,對觀察到模式的時間演化過程,來識別不同的基本激發模式。最有意義的觀察是:在超固體中同時存在兩階(晶體和超流體)轉化為其基本激發光譜的顯著特性。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

很神奇,它既是晶體又是超流體

第一個實驗是用氣體與光場耦合,實驗顯示了具有超固態性質的狀態,但在這些狀態下,固體仍然是不可壓縮的。現在三個研究小組(一個由Tilman Pfau領導的德國小組,一個由Giovanni Modugno領導的意大利小組,以及一個由Francesca Ferlaino領導的Innsbruck大學和Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation的研究小組)同時發表了對具有超固體性質狀態的觀察。innsbrucucs的研究人員表示:我們能夠證明,在特定的相互作用條件下,磁性氣體經歷了向超固態的相變。

很神奇,它既是晶體又是超流體

表現出兩種自發密度調製(即自發密度調製),晶體和全局相位相干性。值得注意的是,超固體性質真正來自於裸粒子間的相互作用,它們具有很強的偶極-偶極貢獻。在此基礎上,弗朗西斯卡·法萊諾(Francesca Farlaino)領導的研究小組開展了一項新研究,對捕獲偶極超固體的激發光譜進行了研究,獲得了有趣的新觀測結果。這項研究是揭示物質超固態如何響應激發態的重要一步。要探測超固體性,重要的是要證明系統超流體和晶體性質對擾動的反應不同。更普遍地說,在量子物理學中,任何系統都有其固有的激發模式,用來描述它對擾動的響應。

很神奇,它既是晶體又是超流體

例如,一根被拉緊的吉他弦,只以給定的頻率做出反應,發出清晰的聲音,訓練有素的耳朵可以識別出這是一個特定音符,從而估計出弦的特徵。量子系統也是如此;激發光譜揭示了其內在特性的密切信息。因此,探索超固體的激發態,可以對這個有趣的階段有新的、更深入的瞭解。研究人員觀察到的反應符合與超固態有關的理論預測,這表明成功地觀測到了超固態。其研究成果論文發表在《物理評論快報》上,專門研究了處於三維各向異性阱中,偶極玻色氣體在超流體和超固體之間轉變時的基本激發光譜。

很神奇,它既是晶體又是超流體

通過研究系統對磁系統的反應,該研究向前邁出了重要的一步。一個系統的反應方式可以告訴你很多關於這個系統本身的信息。考慮一個人向一個系統扔石頭的外部干擾就足夠了,如果一個人把石頭扔到海里或扔到牆上,反應會有多大的不同,當然這只是一個比喻。本研究的不是扔石頭,而是系統的可壓縮性。在研究中,科學家通過改變外部磁場的值,從本質上探索了由鉺原子的量子氣體在一個雪茄形狀的光阱中,產生超固態的激發模式。

很神奇,它既是晶體又是超流體

在這個實驗裝置中,密度調製沿著阱自發地出現,而系統保持在超流體狀態。然後,研究人員通過在密度調製出現的同一方向上擾動陷阱,使整個系統處於激發狀態。這導致了不同模式的激發,通過觀察氣體自身物質波干涉(通過使氣體膨脹得到)模式隨時間變化來探測模式的變化。在本研究中,科學家利用一種稱為主成分分析的無模型統計分析方法,對觀察到模式的時間演化過程,來識別不同的基本激發模式。最有意義的觀察是:在超固體中同時存在兩階(晶體和超流體)轉化為其基本激發光譜的顯著特性。

很神奇,它既是晶體又是超流體

過去的研究表明,在熱力學極限(即在無限系統中),晶體和超流體性質的存在在激發光譜中產生兩個分支,每個分支都與一個階有關。這導致模態要麼是晶體結構的振動,要麼是超流體的流動,在本研究中,研究人員在理論和實驗上都表明,超固體光譜的這一關鍵特徵,發生在只有少量晶體位置存在的實驗室系統中。實驗中觀察到,當系統從常規超流體轉變為超固體時,系統對全局磁響應會從一種模式轉變為幾種模式,這反映了系統中磁分支的多樣性。

"
很神奇,它既是晶體又是超流體

博科園:本文為物理學類

超固體,具有超流體性質的固體材料,其中一種物質可以以零粘度流動,現在已成為眾多物理學研究的焦點。超固體是物質的矛盾相,其中兩個截然不同、有些對立的順序共存,導致物質既是晶體又是超流體。超堅固性最初是在20世紀60年代末被預測出來,現在已經逐漸成為越來越多研究的焦點,引發了不同科學領域的爭論。例如,幾年前,一組研究人員發表了有爭議的研究結果,他們在固態氦中發現了這種相,但後來作者自己否認了這一說法。

很神奇,它既是晶體又是超流體

這項研究的一個關鍵問題是,沒有考慮到氦的複雜性,以及它有時可能產生不可靠的觀測結果。此外,在原子中,相互作用通常是非常強和穩定的,這使得這個階段更難發生。偶極量子氣體位於固態氦等結構的另一個極端,因為它們是由氣相中的超冷磁性原子冷卻到微毫開爾文溫度構成。

因此,在這些氣體中,原子之間的相互作用微弱,但它們也是遠距離的,並且可以通過外部控制的磁場進行調節。由於量子氣體具有高度的可調諧性,幾年前,量子氣體開始更頻繁地出現在超固態理論中。

很神奇,它既是晶體又是超流體

第一個實驗是用氣體與光場耦合,實驗顯示了具有超固態性質的狀態,但在這些狀態下,固體仍然是不可壓縮的。現在三個研究小組(一個由Tilman Pfau領導的德國小組,一個由Giovanni Modugno領導的意大利小組,以及一個由Francesca Ferlaino領導的Innsbruck大學和Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation的研究小組)同時發表了對具有超固體性質狀態的觀察。innsbrucucs的研究人員表示:我們能夠證明,在特定的相互作用條件下,磁性氣體經歷了向超固態的相變。

很神奇,它既是晶體又是超流體

表現出兩種自發密度調製(即自發密度調製),晶體和全局相位相干性。值得注意的是,超固體性質真正來自於裸粒子間的相互作用,它們具有很強的偶極-偶極貢獻。在此基礎上,弗朗西斯卡·法萊諾(Francesca Farlaino)領導的研究小組開展了一項新研究,對捕獲偶極超固體的激發光譜進行了研究,獲得了有趣的新觀測結果。這項研究是揭示物質超固態如何響應激發態的重要一步。要探測超固體性,重要的是要證明系統超流體和晶體性質對擾動的反應不同。更普遍地說,在量子物理學中,任何系統都有其固有的激發模式,用來描述它對擾動的響應。

很神奇,它既是晶體又是超流體

例如,一根被拉緊的吉他弦,只以給定的頻率做出反應,發出清晰的聲音,訓練有素的耳朵可以識別出這是一個特定音符,從而估計出弦的特徵。量子系統也是如此;激發光譜揭示了其內在特性的密切信息。因此,探索超固體的激發態,可以對這個有趣的階段有新的、更深入的瞭解。研究人員觀察到的反應符合與超固態有關的理論預測,這表明成功地觀測到了超固態。其研究成果論文發表在《物理評論快報》上,專門研究了處於三維各向異性阱中,偶極玻色氣體在超流體和超固體之間轉變時的基本激發光譜。

很神奇,它既是晶體又是超流體

通過研究系統對磁系統的反應,該研究向前邁出了重要的一步。一個系統的反應方式可以告訴你很多關於這個系統本身的信息。考慮一個人向一個系統扔石頭的外部干擾就足夠了,如果一個人把石頭扔到海里或扔到牆上,反應會有多大的不同,當然這只是一個比喻。本研究的不是扔石頭,而是系統的可壓縮性。在研究中,科學家通過改變外部磁場的值,從本質上探索了由鉺原子的量子氣體在一個雪茄形狀的光阱中,產生超固態的激發模式。

很神奇,它既是晶體又是超流體

在這個實驗裝置中,密度調製沿著阱自發地出現,而系統保持在超流體狀態。然後,研究人員通過在密度調製出現的同一方向上擾動陷阱,使整個系統處於激發狀態。這導致了不同模式的激發,通過觀察氣體自身物質波干涉(通過使氣體膨脹得到)模式隨時間變化來探測模式的變化。在本研究中,科學家利用一種稱為主成分分析的無模型統計分析方法,對觀察到模式的時間演化過程,來識別不同的基本激發模式。最有意義的觀察是:在超固體中同時存在兩階(晶體和超流體)轉化為其基本激發光譜的顯著特性。

很神奇,它既是晶體又是超流體

過去的研究表明,在熱力學極限(即在無限系統中),晶體和超流體性質的存在在激發光譜中產生兩個分支,每個分支都與一個階有關。這導致模態要麼是晶體結構的振動,要麼是超流體的流動,在本研究中,研究人員在理論和實驗上都表明,超固體光譜的這一關鍵特徵,發生在只有少量晶體位置存在的實驗室系統中。實驗中觀察到,當系統從常規超流體轉變為超固體時,系統對全局磁響應會從一種模式轉變為幾種模式,這反映了系統中磁分支的多樣性。

很神奇,它既是晶體又是超流體

重要的是,當深入到超固體狀態時,一類激發態的能量會降低,即,當相的超流體特性降低時,這種行為表徵了在液滴陣列中誘導超流體流動的模式。雖然在玻色-愛因斯坦凝聚體系中,系統表現出一種普通的四極振盪,但在超固體體系中,產生了一種有趣的雙頻響應。這個響應與系統兩個自發破壞的對稱性有關。研究為超固態下超流體流動的可能性提供了證據,而其固體彈性是敏感的。然而,為了確定觀測結果,研究人員還需要證明超流體流動的無旋性,例如通過觀察渦旋。

"

相關推薦

推薦中...