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超流体氦-3在接近绝对零度的温度下会有二维流体的触感
发布日期:2023-11-02 18:23:39  稿源:cnBeta.COM

量子物理学的奇异世界与人类经验的经典物理学之间的界面是现代物理学的主要未决问题之一。英国兰卡斯特大学的研究人员弄清了如果把手伸进去,超流体氦3He会是什么感觉。一项新研究揭示,超流体3He在超低温下具有二维热和机械性质,这可能会产生深远的科学影响。

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Samuli Autti博士是今天(11月2日)发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上的这项研究的第一作者。

Autti博士说:"实际上,我们并不知道'触摸量子物理学是什么感觉'这个问题的答案。这些实验条件很极端,技术也很复杂,但我现在可以告诉你,如果你能把手伸进这个量子系统,会是什么感觉。在量子物理学的 100 年历史中,没有人能够回答这个问题。我们现在证明,至少在超流体3He中,这个问题是可以回答的。"

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实验是在绝对零度以上约万分之一度的特殊冰箱中进行的,利用手指大小的机械谐振器来探测极冷的超流体;兰卡斯特大学的萨穆利-奥特蒂博士(右)。资料来源:迈克-汤普森

实验是在比绝对零度高出约万分之一度的特殊冰箱中进行的,利用手指大小的机械谐振器来探测极冷的超流体。

当用一根棒子搅拌时,超流体3He会把产生的热量沿着容器的表面带走。超流体的主体表现得像真空一样,完全处于被动状态。

奥蒂博士说:"如果把手指伸进去,你会感觉这种液体是二维的。超流体的主体感觉是空的,而热量沿着主体的边缘--换句话说,沿着你的手指--在一个二维子系统中流动。"

科学家们得出的结论是,超流体3He的主体被一个独立的二维超流体包裹着,这个二维超流体与机械探针而不是主体超流体相互作用,只有在突然爆发能量的情况下才能进入主体超流体。

也就是说,在最低温度和应用能量下的超流体3He是热机械二维的。

"这也重新定义了我们对超流体3He的理解。对于科学家来说,这可能比手握量子物理学的影响还要大。"

超流体3He是实验室中用途最广的宏观量子系统之一。它常常影响着粒子物理学(如希格斯机制)、宇宙学(基布尔机制)和量子信息处理(时间晶体)等看似遥远的领域。

因此,重新定义它的基本结构可能会产生深远的影响。

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