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科技日?qǐng)?bào)記者?李山
近日，歐洲科研團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種觀察偶極量子氣體中渦旋的新方法，并在奧地利因斯布魯克大學(xué)首次進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。相關(guān)成果發(fā)表在近日的《自然·物理學(xué)》雜志上。
圖片來源：《自然》網(wǎng)站相關(guān)論文
量子化渦旋是超流體的一個(gè)典型特征，已在多量子氣體實(shí)驗(yàn)中觀察到。但是，在偶極量子氣體（一類以長(zhǎng)程各向異性相互作用為特征的超冷氣體）中出現(xiàn)渦旋的情況尚未見報(bào)道。“這很有趣，因?yàn)檫@樣的渦旋清楚地表明了量子氣體的無(wú)摩擦流動(dòng)，即所謂的超流體。”負(fù)責(zé)該研究的奧地利因斯布魯克大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理研究所和奧地利科學(xué)院量子光學(xué)與量子信息研究所的弗朗西斯卡·費(fèi)爾萊諾教授介紹說。
費(fèi)爾萊諾團(tuán)隊(duì)正在研究由強(qiáng)磁性元素鏑組成的量子氣體。這種原子強(qiáng)烈相互作用的偶極量子氣體尚未檢測(cè)到量子渦旋。研究人員為此開發(fā)了一種新方法，他們利用鏑的量子氣體的方向依賴性來攪拌氣體，鏑的原子表現(xiàn)得像許多小磁鐵一樣。研究人員對(duì)量子氣體施加磁場(chǎng)，使這種氣體從最初的圓形，通過磁致伸縮而變成橢圓形。
費(fèi)爾萊諾教授團(tuán)隊(duì)成員、論文第一作者勞瑞茲·克勞斯進(jìn)一步解釋說：“通過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，我們可以旋轉(zhuǎn)量子氣體。如果磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)得足夠快，量子氣體中就會(huì)形成小渦旋。氣體試圖通過這種方式來平衡角動(dòng)量。”如果旋轉(zhuǎn)速度足夠高，就會(huì)沿著磁場(chǎng)形成帶有渦旋的明顯條紋。這些是偶極量子氣體的一個(gè)特殊特性，現(xiàn)在已在因斯布魯克大學(xué)首次觀察到。
未來，這一新方法將用于研究超固體狀態(tài)中的超流體。新發(fā)現(xiàn)的超固體狀態(tài)在多大程度上實(shí)際上是超流體仍然是一個(gè)懸而未決的問題，而且迄今為止仍然很少有人探索。
