2019-08-11 00:45:02
超冷量子粒子破坏了经典的对称性

自然界的许多现象证明了它们的动态演化中的对称性,这有助于研究人员更好地理解系统的内在机制。然而,在量子物理学中,并不总能实现这些对称性。在超冷锂原子的实验室实验中,海德堡大学量子动力学中心的研究人员首次证明了理论预测的经典对称偏差。他们的研究结果发表在“科学”杂志上。

“在经典物理世界中,理想气体的能量与施加的压力成比例地增加。这是尺度对称的直接结果,并且在每个尺度不变系统中都存在相同的关系。然而,在量子力学的世界中, ,量子粒子之间的相互作用可以变得如此强烈,以至于这种经典的尺度对称性不再适用,“理论物理研究所副教授Tilman Enss博士解释道。他的研究小组与物理研究所的Selim Jochim博士小组合作。

在他们的实验中,研究人员研究了超冷,超流体锂原子气体的行为。当气体移出其平衡状态时,它开始以“呼吸”运动反复膨胀和收缩。与经典粒子不同,这些量子粒子可以成对结合,因此,超级流体越被压缩就变得越硬。由主要作者Puneet Murthy博士和Jochim教授和Enss博士的Nicolo Defenu博士领导的小组观察了这种与经典尺度对称性的偏差,从而直接验证了该系统的量子性质。研究人员报告说,这种效应可以更好地洞察具有相似特性的系统的行为,例如石墨烯或超导体,当它们冷却到某一临界温度以下时,它们没有电阻。

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