这些量子液滴是已知宇宙中最稀的液体

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查看228 | 回复0 | 2019-12-29 19:50 | 显示全部楼层 |阅读模式





这位艺术家的绘画描绘了一种量子液滴,它是通过混合两种超冷钾原子的冷凝物而形成的。



巴塞罗那的一组物理学家已经创造了比水稀薄1亿倍的液滴,这些液滴使用奇怪的量子定律把自己凝聚在一起。



在纸 12月14日在科学杂志上发表,研究人员发现,这些奇怪的小滴用激光点阵的怪,微观世界出现了-用来操纵量子物体的光学结构-在西班牙研究所德Ciegrave;nciesFotograve;niques在实验室,或光子科学研究所(ICFO)。而且它们是真正的液体:无论外界温度如何都能保持其体积的物质,并形成小量的液滴。这与传播以填充容器的气体相反。但是它们比正常情况下存在的任何液体密度要小得多,并且通过称为量子涨落的过程保持液态。



研究人员将钾原子的气体冷却至零下459.67华氏度(零下273.15摄氏度),接近绝对零度。在这个温度下,原子形成了玻色 - 爱因斯坦凝聚体。这是一个冷原子聚集在一起,开始物理重叠的物质状态。这些凝聚是有趣的,因为它们的相互作用是由量子规律支配的,而不是经典的相互作用,它可以解释大多数大块物质的行为。



当研究人员将这些凝聚物中的两个凝聚在一起时,他们形成了液滴,将它们结合在一起以填充一个确定的体积 但是与大多数通过分子之间的电磁相互作用将液滴形状保持在一起的液体不同,这些液滴通过称为量子涨落的过程保持其形状。



量子涨落是从海森堡的不确定性原理出发的。这个原理说明,粒子基本上是概率的 - 它们不能保持一个能级或者空间的位置,而是跨越几个可能的能级和位置。那些污迹的粒子有点像他们在可能的位置和能量上跳来跳去,向邻居施加压力。加上所有粒子的所有压力,你会发现它们往往比相互排斥更吸引对方。那个吸引力将它们结合在一起成为液滴。



这些新的液滴是独特的,因为量子涨落是保持液态的主要作用。其他像液氦这样的量子流体证明了这种效应,但也涉及更强大的力量,它们将它们紧密地结合在一起。



然而,钾冷凝液滴并不受那些其他力的支配,并且具有非常微弱的相互作用的粒子,因此它们分布在更宽的空间 - 即使它们保持它们的液滴形状。作者们写道,与相似的氦液滴相比,这种液体大两个数量级,稀释八个数量级。研究人员写道,这对实验者来说是一件大事。钾液滴可能会成为更好的模型量子液体未来的实验比氦气。



量子液滴确实有其限制。如果他们涉及的原子太少,就会崩溃,蒸发到周围的空间。





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