你熟悉我们每天都会遇到? 例如固体、液体、气体 ? 但在更加奇异和极端的条件下,可能会出现新的状态,而来自美国和中国的科学家刚刚发现了一种状态。
他们称之为手性玻色液体状态,就像我们发现的每一个新的粒子排列一样,它可以告诉我们更多关于我们周围宇宙的结构和机制的信息? 特别是在超小量子尺度上。
物质状态描述了粒子如何相互作用,从而产生结构和各种行为方式。 将原子锁定在适当的位置,你就得到了固体。 让它们流动,你就有了液体或气体。 将带电伙伴关系分开,你就拥有了等离子体。
量子景观为粒子相互作用提供了更奇怪的方式,允许用可能性和能量来最好地描述独特的行为。
研究人员通过一种新的状态发现受挫量子系统。 简单来说,它是一个具有内置约束的系统,可以防止粒子像通常那样相互作用(因此令人沮丧)。
这些限制? 以及由此产生的挫败感? 可以为科学家创造令人兴奋的结果。 在这里,研究人员专注于电子,并使用派对游戏的类比来解释正在发生的事情。
“这就像一场音乐椅游戏,旨在挫败电子,”说来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的理论凝聚态物理学家 Tigran Sedrakyan。
“不再是每个电子都有一把椅子可以坐,它们现在必须争先恐后,并且在它们坐的地方有很多可能性。”
研究人员组装的系统是一个具有两层的半导体器件:顶层富含电子,底层有许多可供电子自然移动的空穴。 转折? 没有足够的空穴容纳所有电子。
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尽管这种系统仍然难以观察,但该团队使用超强磁场来测量电子的移动方式,揭示了新的手性玻色液体状态的第一个证据。
“在半导体双层的边缘,电子和空穴以相同的速度移动,”说中国南京大学物理学家杜令杰。
“这导致了螺旋状的传输,随着电子和空穴通道在更高的磁场下逐渐分离,这种传输可以通过外部磁场进一步调制。”
这种新状态揭示了一些相当有趣的特性。 例如,电子将冻结成可预测的模式和绝对零的固定自旋方向,并且不会受到其他粒子或磁场的干扰。 这种稳定性可以在量子级数字存储系统中得到应用。
更重要的是,由于相对长程的量子,影响一个电子的外部粒子可以影响系统中的所有电子。 这就像将母球撞入一堆台球中,所有这些球都以相同的方向运动作为响应? 另一个可能有用的发现。
虽然这一切都涉及非常高水平的物理学,? 这些怪异和边缘情况发生在常见粒子相互作用的边界之外? 让我们更接近全面了解我们的世界。
“你会在这些边缘发现物质的量子态,它们比我们在日常生活中遇到的三种经典态要狂野得多,”说塞德拉克扬。
该研究发表于自然。