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量子力学

量子力学

集体行为通过粒子出现粒子

11 Jan 2021 IsabelleDumé.
许多身体系统
六对原子在激光束的焦点中。 (礼貌:Jonas Ahlstedt / Lund University BioImaging Center(LBIC))

只有六个原子的集合显示了许多粒子系统的相位转换的所有签名。这是由德国海德堡大学的研究人员领导的团队的发现,他们使用量子模拟器调查了集体行为如何在微观结构中出现。新工作进展了我们对许多身体物理学的理解,这描述了通过研究个体颗粒的行为来说无法理解的现象。

许多身体物理的理论忽略了颗粒行为的显微镜细节,并在宏观上观察到的诸如压力,温度和密度的宏观观察量。例如,可以以忽略单个水分子的位置和速度的方式描述诸如一杯水的系统 - 即使系统的宏观特性是这种分子之间相互作用的结果 - 一旦水分子的数量达到某种临界大小。

但是那个危重规模是什么?换句话说,在确切的数字变得无关紧要之前,粒子的整体需要多大,并且可以使用许多身体理论来描述整个系统?从“离散”到“连续”行为的过渡在原子,核和固态物理学中具有重要意义,但在发生困难时确切地确定其何时发生。更多,虽然每个单独的颗粒的微观行为可能易于描述,但颗粒相互作用的宏观行为不是。

准二维量子模拟器

一个领导的团队 塞里姆·乔科姆海德伯格大学物理学研究所 通过捕获最多12个Ultracold锂-6(6Li)原子,在两个内部高血灯状态下组装,在激光束的焦点处。陷阱的几何形状使得原子可以仅在两个空间方向上移动,这意味着系统有效地二维。然后,研究人员应用了一种特殊的冷却技术,使系统非常接近其动机接地状态,在绝对零之上的温度下。该设置还允许研究人员通过所谓的Feshbach共振来连续地通过所谓的Feshbach共振来调节原子之间的相互作用的强度。

在实验中,Jochim和同事配置了所施加的磁场,使原子彼此吸引。如果吸引力足够强,则原子形成对,其随后可以经历相位过渡到超流体(其中颗粒无摩擦的状态)。然后,研究人员通过测量原子对的结合能量,观察原子如何作为它们的相互作用强度和它们的数量而形成的对。令他们惊讶的是,他们发现原子表现得像个身体系统,即使只有六个原子。

量子阶段过渡的前体

研究引导作者 Luca BayhaMarvin Holten. 注意,他们研究的配对类型是用相关的“HIGGS模式”的量子相转变的预体。此模式以前在冷原子,超导和铁磁系统中观察到,但Bayha和Holten表示,他们的工作对其的鲜光进行了新鲜的光芒。 “我们的原子模拟器提供了一种研究集体现象的出现,通过粒子的出现,”他们说。

该团队成员还包括丹麦隆德大学的合作者,表示他们现在计划在这种介面镜片系统中学习超浊度。 “我们还将使用新的成像方法分别在我们的样品中解决每个原子,”Bayha和Holten告诉我们 物理世界。 “这将使我们能够直接揭示在超流状态中形成的原子对。”

目前的工作详述了 自然.

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