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科学家用激光测出费米气体黏性

  科学家使用激光来测量费米气体粘度

  根据美国物理学家组织网络最近的一份报告,美国科学家利用激光来控制一些超冻结的原子,并检测费米气体的粘度,这通常被认为是物质的第六种状态。结果表明,费米气体可以用作“比例模型”,也可以用来测量超高温超导体,中子星中的核物质,甚至夸克胶子等离子体等物质的性质在大爆炸测试弦理论在实验室几微秒后。这项研究发表在12月10日的“科学”杂志上。杜克大学物理学家约翰·托马斯(John Thomas)研究团队测量了超冷费米气体中锂-6原子的粘度。他们将锂-6原子捕获在几毫米大小的激光制造的锅中,当冷却并放置在适当大小的磁场中时,在这些原子之间产生强烈的相互作用。托马斯说,相互作用非常强烈的费米气体显示出“惊人的性质”,比如像液体一样流动而不发生摩擦的能力。在超低温条件下,费米气体的性质是由一个尺度 - 原子之间的平均间距决定的。根据量子物理学的定律,这个间距将决定所有其他自然尺度,如能量,温度和粘度尺度,这使得这种超冷费米气体成为“测量其他物质的尺度模型”。托马斯先前已经证明,这种气体可以作为衡量温度特性的一种衡量标准,但这是科学家第一次用它来测试粘度。托马斯首先在零下459华氏度(约零下273摄氏度)测量了这种气体的粘度。关闭气体收集器,然后再次捕获,开始摆动这个费米气体的半径。摇摆持续时间越长,粘性越低。稍微提高温度后,托马斯开始观察费米气体从雪茄形态变成煎饼后从陷阱中释放出来的速度有多快。结果表明,形状变化越慢,粘度越高。美国芝加哥大学理论家凯西·莱文(Casey Levin)表示,这一发现在凝聚态物理和高温超导等领域具有重要意义。她说,科学家们还观察到凝聚态物质中的这种“完美的流动性”,特别是用于制造高温超导体的材料。新的数据,特别是在较低的温度下,“似乎正是科学家们过去所预测的HTS应该如何流动。”杜克大学的科学家伯恩德·米勒(Bernd Miller)认为,费米气体也可以作为一个“比例模型”来研究科学家目前无法在实验室中发现的宇宙部分。科学家们可以使用锂-6原子间距作为尺子,计算中子星上的中子间距,或者使用费米气体测量来确定中子星的能量和其他性质。此外,宇宙的“大爆炸”后出现的几微秒(百万分之一秒)的夸克胶子等离子体可以被测量。托马斯说,新的发现也将使科学家们能够对弦理论(将经典力学与量子力学结合在一起的最有希望的数学模型)的一些预言做更彻底的实验。如果弦理论家可以为费米气体创建新的计算,他们将能够使用可能比桌面小得多的实验设备准确地测试弦理论。 (来源:科技日报刘霞)

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