科学家首次观察到偶极分子的玻色-爱因斯坦凝聚体
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量子力学的世界充满了迷人的现象,粒子在这里表现出与宏观对应物截然不同的行为。其中一种现象是玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),即一组玻色子都坍缩到相同的量子态中,形成具有独特性质的凝聚体。虽然原子BEC已实现了几十年,但最近发表在《自然》的研究开启了一个新篇章:观察到偶极分子的玻色-爱因斯坦凝聚。
当一组玻色子被冷却到极低的温度(接近绝对零度)时,就会产生BEC。在这些温度下,玻色子失去了大部分的动能,并占据相同的量子态,表现出显著的相干性。这种集体行为导致了零粘度的超流体状态,允许流体在没有摩擦的情况下流动。1995年首次观察到碱金属原子的 BEC,这是物理学上的一个重要里程碑,为Eric Cornell和Carl Wieman获得诺贝尔奖。 BEC已成为研究量子现象的强大工具。它们允许科学家探索超流体性,测试量子力学的基本方面,并模拟复杂的多体系统。然而,用分子等更复杂的粒子实现BEC会带来额外的挑战。 与原子不同,分子具有一种称为偶极矩的固有性质。这源于分子内电荷分布不均匀,形成正负“端”。这些偶极相互作用为系统引入了新的复杂性。与原子之间的简单接触相互作用不同,偶极分子可以根据它们的相对方向相互吸引或排斥。这可能导致分子在碰撞中快速损失,使得难以实现BEC所需的冷却。 |
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