| 羊君 | 2017-12-23 11:53 |
新型量子液滴：可构成世上最稀薄液体 比水稀薄1亿倍来源：新浪科技新浪科技讯 北京时间12月20日消息，据国外媒体报道，巴塞罗那的一支物理学家团队研发了一种新型液滴，其粒子之间通过奇异的量子法则相互联结，比水还要稀薄1亿倍。 研究人员在12月14日发表在《科学》上的一篇论文中介绍了这种奇异的液滴。他们利用西班牙光子科学研究所实验室中的激光晶格（一种用于操控量子粒子的光学构件）研制出了这种液滴。它们确实是一种液体，体积不随外部温度的变化而改变，且量少时会聚集成液滴形式。气体则与之相反，总会向外扩散、将整个容器填满。但这种液体密度比正常情况下的任何液体都要低，通过一种名为量子波动的现象维持液体状态。 研究人员将钾原子构成的气体冷却到零下273.15摄氏度，接近绝对零度。在这种温度下，原子会变为玻色-爱因斯坦凝聚态，即低温原子聚集在一起、相互重叠。这些凝聚态原子非常有趣，因为它们的行为受量子法则主导，与能够解释大部分物质行为的传统物理法则截然不同。 研究人员将两份凝聚态物质强压到一起，使其成为液滴状，然后更多的液滴相互联结，逐渐积攒起一定的分量。但与大部分液体不同，这些液滴维持液体形态的方式并非分子之间的电磁力，而是一种名为“量子波动”的现象。  图为艺术家描绘的低温凝聚态钾原子形成量子液滴的情景 量子波动源于海森堡不确定性原理，即粒子的动量和位置并非一直固定，而是会在不同动量水平和位置之间来回变换。这些粒子在不同位置和能量级之间四处“跳跃”时，会对周边粒子造成一定压力。而将所有粒子产生的压力相加，彼此之间的吸引力就会强于排斥力，从而使粒子相互聚集、形成液滴。 这种新型液滴的独特之处就在于，量子波动是使其维持液体状态的主要原因。液氦等其它“量子液体”也存在量子波动效应，但同时还存在其它作用力，因此粒子间联结得更为紧密。 但钾原子凝聚态液滴并未受其它作用力主导，粒子间的相互作用十分微弱，因此扩散能力更强。与数量相似的液氦液滴相比，该液体的体积要多出两个数量级，稀释程度更是高出8个数量级。这在实验人员看来相当惊人。他们认为，相较于液氦而言，钾原子形成的液滴是一种更优良的量子液体，更适合应用于未来的实验当中。 不过，这种量子液滴也存在一定局限。如果所含原子太少，整个结构就会崩解蒸发，融入周围环境之中。（叶子） |
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