科學家造出全新量子物質形態

美國斯坦福大學上周宣布，他們(men) 用金屬鏑（dysprosium）造出世界上*個(ge) 雙極量子費米子氣體(ti) 。研究人員認為(wei) ，該費米子氣體(ti) 兼具晶體(ti) 和超流液二者看似矛盾的特征，是一種全新的量子物質形態。這標誌著人們(men) 在理解費米子係統性質，將凝聚物質物理學中的超自然現象引入現實應用等方麵，邁出了重要一步。相關(guan) 論文發表在上周的《物理評論快報》上。

　　如果讓量子效應出現在宏觀世界，將有很多不可思議的現象，水會(hui) 向上流、導線沒有電阻、電流的磁浮作用消失等。這些現象都和傳(chuan) 統的理論背道而馳，但在開發未來技術方麵卻有著巨大前景。

　　量子氣體(ti) 是迄今人類已知的zui冷物質，它們(men) 的黏度為(wei) 零，是一種和超流液一樣的超導體(ti) 。幾十年來，費米子的量子效應一直難以理解。但如果能造出一種量子費米子氣體(ti) ，那些通常隻在納米水平才能觀察到的現象，就會(hui) 變得明顯可見。

　　研究中zui大的兩(liang) 個(ge) 困難是造出64納開的低溫和生成強相關(guan) 量子氣體(ti) 。研究人員在坩堝中把粒子加熱到約1300攝氏度，發射到強真空中，然後用世界上zui強的持續波藍激光致冷，將粒子冷卻到千分之一零度。再通過激光和蒸發冷卻過程，zui終讓氣體(ti) 溫度降到實驗所需的64納開。一般情況下，以這種方式製冷的物質隻有2個(ge) 或3個(ge) 能級，而鏑卻有140多個(ge) 。

　　他們(men) 還將製冷技術用於(yu) 磁性氣體(ti) ，解決(jue) 蒸發製冷過程中費米子不相關(guan) 的問題，使得費米子間可相互碰撞，將高能粒子撞出係統。論文領導作者、斯坦福大學應用物理學教授本傑明·列夫說，鏑在周期表中是磁性zui強的元素，這次所用的鏑的一種費米子同位素，其磁能量比以前的冷卻氣體(ti) 要大440倍。鏑原子間*的雙磁極作用使其能通過遠程碰撞而冷卻到臨(lin) 界溫度。

　　研究人員指出，這種費米子氣體(ti) 有望帶來量子液晶，也就是那些構成大部分顯示器所用液晶的量子力學版；或者帶來一種超級固體(ti) ，這是一種假設的物質態，理論上這種固體(ti) 具有超流液的特征。

　　目前，他們(men) 正在利用這種雙極量子氣體(ti) 的*性質，開發一種“低溫原子芯片顯微鏡”。這是一種磁性探測儀(yi) ，能以的靈敏度和分辨率檢測磁場。這種探測儀(yi) 使用外部量子材料來處理信息，能讓量子計算更穩定。此外，該研究還為(wei) 物理學家提供了理解非傳(chuan) 統量子效應的新目標。

 科學家造出全新量子物質形態