重庆时时彩五星1胆公式
物理学家揭示了量子物质的新状态,称为里德伯极化

物理学家揭示了量子物质的新状态,称为里德伯极化

发布时间:2018-05-14    浏览量:10

里德伯分子的这种说明显示了在基态原子之上发现电子的可能性,其峰值对应于电子最可能位于的位置。这显示出与三叶虫这种古代海洋生物化石的惊人相似之处。当原子被添加到里德堡原子轨道时,所产生的分子最终转化为里德伯极化子,它就像一个巨大的粒子。唐纳德布斯(威斯康星大学)

科学家们在有史以来最冷的环境之一的最小尺度上观察到一类新的量子物质。这一发现可能为新技术铺平道路,包括超导和其他前沿领域的创新。

研究人员检查了原子和亚原子尺度上的物质行为 - 称为“量子物质” - 其中大量颗粒相互作用。

这一最新发现揭示了一种称为“里德伯极化子”的量子物质的新状态,这是一种含有许多原子的相对较大的粒子,其行为在某种程度上像一个巨大的粒子。

该实验由理论原子分子和光学物理研究所(ITAMP)在哈佛 - 史密松天体物理中心(CfA)和哈佛物理学理论工作启动,在莱斯大学Thomas Killian实验室进行,电子被赋予了如此多的能量,处于离开原子核的边缘。这些高度激发的原子被浸入已经冷却到绝对零度以上百万分之一的气体中。其结果是创建了一个“里德伯原子”,它的大小约为千分之一米。这使得它比典型的原子大一万倍。

“通过在这些条件下放入里德堡原子,我们发现原子和分子可以用我们以前从未见过的方式进行自我配置,”ITAMP的理查德施密特说,他与ITAMP和Eugene的Hossein Sadeghpour一起领导理论工作。哈佛物理学的Demler。

在这个量子环境中,原子和分子可以叠加形成更重的分子,这与乐高棋子的排列方式相当。在这项新工作中,团队将这一过程应用于里德伯原子,其中通过添加大量周围原子形成越来越重的里德伯分子,直到将多达160个原子添加到里德堡原子中。

“自然界复杂性的出现常常是由于新属性或行为的出现。然而,就像一个日益庞大和不稳定的乐高塔,这样的安排将崩溃,除非有新的财产出现以稳定结构,“共同作者Hossein Sadeghpour说。

量子相互作用 - 即不同量子粒子的相似行为 - 里德堡原子的电子与周围原子之间的相互作用使得这个具有许多不同粒子的量子系统能够保持在一起。在这个过程中,这个物体改变了它的性格,成为科学家称之为“里德堡极化子”的东西。

由于这些量子相互作用,极化子被周围的原子所覆盖,形成的有效质量大于占据它的原子的质量。在这一点上,Ryberg极化子停止表现像一个分子,并开始更像一个单一的大质量粒子。一个比喻是一匹马疾驰而过,逐渐被一团灰尘颗粒覆盖,它们遮蔽和改变了动物的外观。

“有可能制造更大更大的极化子,直到物体停止产生量子行为,并开始典型地发挥作用,”Sadeghpour说。

这项工作的应用包括更好地理解室温超导和多体相互作用的潜力。这项工作也可能有助于设计新材料,并有助于作为量子多体物质中弱相关性的光谱探测器。

“物理评论信”描述了汤姆基利安在莱斯大学进行的实验工作,以及尤金德米勒在哈佛物理学院理查德施密特和侯赛因萨德普尔,哈佛物理学院Eugene Demler在哈佛 - 史密松天体物理中心进行的理论工作,以及在维也纳科技大学。物理评论一篇文章通过将极化子概念推广到一个更强大的相互作用系统来解释理论的细节,为探索这种新型量子物质状态的性质铺平了道路,如它的有效质量和相互作用的性质极化子。

出版物:R.施密特等,“原子量子气体里德伯极化子的激发理论”,物理学报, Rev. A 97,022707,2018,doi:10.1103 / PhysRevA.97.022707

资料来源:哈佛 - 史密松天体物理中心Megan Watzke

Copyright © 2017 重庆时时彩五星1胆公式 版权所有