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科学家赋予量子气体新的物质相

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物理学家创造了历史上第一个二维超固体——一种奇异的物质相,同时表现为固体和液体。

超固体是一种材料,其原子组织成规则的周期性晶体结构,但同时能够永远流动而不会失去动能。 尽管它们有趣的特性乍一看违反了许多已知的定律,但物理学家很久以前就在理论上预测了它们——它们在 1957 年首次作为假设出现在物理学家尤金·格罗斯的作品中。

现在,利用激光和过冷气体,物理学家终于将超固体变成了二维结构,让科学家们能够揭开物质奇异相神秘特性背后更深层次的物理学。 研究人员特别感兴趣的是,他们的二维超固体在圆周旋转时会如何表现,以及它们内部会出现微小的涡流。 磁相互作用导致原子在液滴中自组织并以规则的顺序排列。 尽管存在超流体,这种独特的配置允许您创建无摩擦流动等效果。

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这为一些非常奇怪的量子效应打开了大门。 海森堡不确定性原理是量子行为的关键规则之一,它指出不可能绝对精确地知道粒子的位置及其动量。 然而,既然玻色-爱因斯坦凝聚态原子不再移动,它们的整个动量就已知了。 这导致原子的位置变得如此不确定,以至于它们可以占据的位置的面积变得比原子之间的空间更大。

物理学家现在想使用他们的 2D 超固体系统来研究由于存在这个额外维度而产生的所有特性。 例如,他们计划研究出现并卡在阵列液滴之间的涡流,特别是因为这些旋转原子的涡流至少在理论上可以无限螺旋。

它还使研究人员更接近格罗斯理论等早期理论所预测的三维超硬体,甚至更接近它们可能具有的更“外星”特性。

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