玻色爱因斯坦凝聚态 玻色-爱因斯坦凝聚态为什么会保持稳定?现在,科学家给出了答案
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通过电磁波而不是电流进行数据传输:对于很多科学家来说,这是未来技术的基础,会使传输更快,单个元件更小,更节能。磁子,磁性粒子,作为移动信息载体。大约15年前,德国明斯特大学的研究人员首次成功实现了磁子在室温下的一种新的量子态——磁性粒子的玻色-爱因斯坦凝聚态,也称为“超光速体”,即物质的极端状态通常只发生在极低的温度下。
从那以后,人们注意到玻色-爱因斯坦凝聚体在空之间保持稳定,尽管该理论预测磁子凝聚体作为吸引粒子应该坍缩。在最近的一项研究中,研究人员首次表明,冷凝物中的磁子表现出排斥力,这导致了冷凝物的稳定性。这样,研究人员正在解决长期存在的理论和实验之间的矛盾,其结果可能与未来信息技术的发展有关。
背景和方法
玻色-爱因斯坦凝聚体的特殊之处在于,这个体系中的粒子彼此没有区别,主要处于相同的量子力学状态。所以这个状态可以用单个波函数来描述。例如,这一结果的特点是冷凝物在低温下运动时的零耗散特性,如超流性。到目前为止,玻色-爱因斯坦凝聚是为数不多的可以在室温下观察到的宏观量子现象之一。
以前,只在均匀磁场中研究凝聚体中的过程,即在每个点都同样强的磁场中,磁力线均匀地指向一个方向。如前所述,研究人员使用微波谐振器产生频率在微波范围内的场,并激发磁振子形成玻色-爱因斯坦凝聚体。然而,在目前的实验中,他们引入了一个额外的所谓势阱,它对应于一个不均匀的静态磁场,产生一个作用在冷凝物上的力。这使得科学家能够直接观察凝聚态中磁子的相互作用。
为此,他们使用了布里渊光散射光谱学。这包括用聚焦在样品表面的探测激光记录磁振子的局部密度。通过这种方法,研究人员记录了不同实验条件下,空之间的凝析油密度分布。收集的数据使研究人员得出了一个坚定的结论:冷凝物中的磁子以排斥的方式相互作用,从而保持冷凝物的稳定。
此外,研究人员还观察到了两种典型的耗散时间,即能量和动量从凝聚态向其他态的耗散。动量耗散时间证明是很长的。这可能是磁性超流体在室温下可能存在的第一个实验证据。
到目前为止,主要的问题是使用寿命短,很难使用磁性粒子聚集体。研究者对运动凝聚体的认识,对magnon输运的研究以及不同时期的两个发现表明,生命周期与运动凝聚体的动量耗散无关。因此,该研究成果可以为磁振子在未来信息技术中的应用开辟新的前景。
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