一個實驗終於揭示了觸摸量子超流體的感覺。
物理學家將一種特殊的手指大小探針浸入了氦同位素中,冷卻僅在絕對零上的smidge,並記錄了其中的物理特性。
他們說,這是我們第一次收集到量子宇宙的感覺。而且,沒有人需要恐怖的凍傷或破壞實驗,才能真正了解。
“實際上,我們不知道問題的答案'觸摸量子物理學感覺如何?',”物理學家Samuli Autti說領導研究的英國蘭開斯特大學。
“這些實驗條件是極端的,技術很複雜,但是我現在可以告訴您,如果您可以將手放入這個量子系統中,感覺如何。在量子物理學的100年曆史中,沒有人能夠回答這個問題。我們現在表明,至少在Superfluid中,3他,這個問題可以回答。 ”
超流體是物質狀態這種行為就像是磁性零或摩擦的液體。有兩個氦的同位素可以產生超流體。當冷卻至絕對零以上(-273.15攝氏度或-459.67華氏度)時,玻色子在氦4同位素中,同位素足夠放慢,可以重疊成一個像一個超級原子的高密度原子簇。
氦3有些不同。它的核是費米,一類與玻色子不同的顆粒。當冷卻在一定溫度以下時,費米子在所謂的庫珀對,每個組成的兩個費米子都形成一個複合材料玻色子。這些庫珀的表現完全像玻色子,因此可以形成超流體。
一段時間甚至破壞了超級流體的流程。因此,團隊決定設計一個調查,以近距離研究流體的特性。
而且,這真的很奇怪。流體的表面似乎形成了獨立的二維層,該層將熱量從桿上運出。它下面的大部分超氟的作用幾乎像真空。研究人員發現,這完全是被動的,根本沒有任何感覺。
與探針相互作用的流體的唯一部分是二維表面層。只有在將大量的能量散發到其中時,散裝才能進入。超流體的熱力學特性完全由二維層定義。
“如果您可以將手指伸入手指,這種液體會感覺到二維。超級流體的大部分感覺很空,而熱量則沿著二維子系統沿著散裝邊緣流動 - 換句話說,換句話說,沿著手指,”幫助說。
“這也重新定義了我們對超流體[氦3]的理解。對於科學家來說,這可能比手動量子物理學更具影響力。”
研究人員說,這種影響是深遠的。氦-3超級流體是最純淨的已知材料,因此,研究集體問題例如超流體。了解其二維層的行為可能會揭示準粒子行為,拓撲缺陷和量子能狀態。
“這些研究途徑,”研究人員寫道,“有可能改變我們對這種多功能宏觀量子系統的理解。”
研究是由於出現在自然通訊,是可在Arxiv上找到。