發(fā)布時(shí)間： 2012-06-08 |
http://www.stdaily.com 2012年06月08日 來(lái)源： 中國(guó)科技網(wǎng) 作者：
中國(guó)科技網(wǎng)訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月7日（北京時(shí)間）報(bào)道,，美國(guó)斯坦福大學(xué)上周宣布，他們用金屬鏑（dysprosium）造出世界上第一個(gè)雙極量子費(fèi)米子氣體,。研究人員認(rèn)為,，該費(fèi)米子氣體兼具晶體和超流液二者看似矛盾的特征,，是一種全新的量子物質(zhì)形態(tài)。這標(biāo)志著人們?cè)诶斫赓M(fèi)米子系統(tǒng)性質(zhì)，將凝聚物質(zhì)物理學(xué)中的超自然現(xiàn)象引入現(xiàn)實(shí)應(yīng)用等方面,，邁出了重要一步,。相關(guān)論文發(fā)表在上周的《物理評(píng)論快報(bào)》上。
如果讓量子效應(yīng)出現(xiàn)在宏觀世界,，將有很多不可思議的現(xiàn)象,，水會(huì)向上流、導(dǎo)線沒(méi)有電阻,、電流的磁浮作用消失等,。這些現(xiàn)象都和傳統(tǒng)的理論背道而馳，但在開(kāi)發(fā)未來(lái)技術(shù)方面卻有著巨大前景,。
量子氣體是迄今人類已知的最冷物質(zhì),，它們的黏度為零，是一種和超流液一樣的超導(dǎo)體,。幾十年來(lái),，費(fèi)米子的量子效應(yīng)一直難以理解。但如果能造出一種量子費(fèi)米子氣體,，那些通常只在納米水平才能觀察到的現(xiàn)象,，就會(huì)變得明顯可見(jiàn)。
研究中最大的兩個(gè)困難是造出64納開(kāi)的極端低溫和生成強(qiáng)相關(guān)量子氣體,。研究人員在坩堝中把粒子加熱到約1300攝氏度,，發(fā)射到強(qiáng)真空中，然后用世界上最強(qiáng)的持續(xù)波藍(lán)激光致冷,，將粒子冷卻到千分之一絕對(duì)零度。再通過(guò)激光和蒸發(fā)冷卻過(guò)程,，最終讓氣體溫度降到實(shí)驗(yàn)所需的64納開(kāi),。一般情況下，以這種方式制冷的物質(zhì)只有2個(gè)或3個(gè)能級(jí),，而鏑卻有140多個(gè),。
他們還將制冷技術(shù)用于磁性氣體，解決蒸發(fā)制冷過(guò)程中費(fèi)米子不相關(guān)的問(wèn)題,，使得費(fèi)米子間可相互碰撞,，將高能粒子撞出系統(tǒng)。論文領(lǐng)導(dǎo)作者,、斯坦福大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授本杰明·列夫說(shuō),，鏑在周期表中是磁性最強(qiáng)的元素，這次所用的鏑的一種費(fèi)米子同位素,，其磁能量比以前的冷卻氣體要大440倍,。鏑原子間超強(qiáng)的雙磁極作用使其能通過(guò)遠(yuǎn)程碰撞而冷卻到臨界溫度。
研究人員指出,，這種費(fèi)米子氣體有望帶來(lái)量子液晶,，也就是那些構(gòu)成大部分顯示器所用液晶的量子力學(xué)版,；或者帶來(lái)一種超級(jí)固體，這是一種假設(shè)的物質(zhì)態(tài),，理論上這種固體具有超流液的特征,。
目前，他們正在利用這種雙極量子氣體的獨(dú)特性質(zhì),，開(kāi)發(fā)一種“低溫原子芯片顯微鏡”,。這是一種磁性探測(cè)儀，能以前所未有的靈敏度和分辨率檢測(cè)磁場(chǎng),。這種探測(cè)儀使用外部量子材料來(lái)處理信息,，能讓量子計(jì)算更穩(wěn)定。此外,，該研究還為物理學(xué)家提供了理解非傳統(tǒng)量子效應(yīng)的新目標(biāo),。（記者 常麗君）
總編輯圈點(diǎn)
相比于傳統(tǒng)物理學(xué)對(duì)人類物質(zhì)生活的改善，量子力學(xué)對(duì)物質(zhì)本源的探究則包含了更多的哲學(xué)思考和精神內(nèi)涵,。因此,，相比于具體的產(chǎn)品應(yīng)用，這一研究所提供的方法和模型更加重要——制造出足夠多和穩(wěn)定的研究對(duì)象是開(kāi)展直觀量子力學(xué)研究的基礎(chǔ),。文中提到的量子液晶等只是基礎(chǔ)研究的副產(chǎn)品,，我們不能從傳統(tǒng)物理學(xué)視角來(lái)功利地看待量子力學(xué)，它帶來(lái)的將不只是工業(yè)產(chǎn)品的革新,，而是翻天覆地超乎想象的變化,，甚至生命形態(tài)也隨之改變，所有的“超自然”都將成為“自然”,。
《科技日?qǐng)?bào)》（2012-06-08 一版）
(中國(guó)科技網(wǎng))
