为什么只要在十分特别的条件下玻色爱因斯坦凝集才会呈现

玻色-爱因斯坦凝集态是物质的微观量子相，只要在十分特别的条件下才会呈现。了解更多关于物质的这些阶段，可以在必定程度上协助科学家更好地了解根本的量子行为，并或许对未来的量子技能做出奉献。这便是怎么回事来自科罗拉多州立大学的科学家Kate Ross和博士提名人Gavin Hester，来到能源部的橡树岭国家试验室(ORNL)探究一种名为硅酸镱的资料。硅酸镱是仅有一种根据稀土元素的磁性资料、

硅酸镱显示出玻色-爱因斯坦凝集态的依据，这或许是了解其他根据稀土元素的磁体中量子现象的要害。经过勘探带有中子的硅酸镱样品，研讨人员期望生成这种共同玻色-爱因斯坦凝集体的具体图，然后运用该图经过辨认其他磁性资料中的奇特量子态来验证假定，其研讨发现宣布在了《物理谈论快报》期刊上。如果能更好地了解在这种资料中看到的玻色-爱因斯坦凝集态，那么就有或许运用这些常识在其他根据稀土元素的磁性资料中，发现相似的多体量子态。

玻色-爱因斯坦凝集态，也被称为BEC相，是一种量子流体，其间粒子的行为不再像单个实体相同，而是像波相同在单一、一致的体系结构中彼此同步地移动，不同于任何固体、液体、气体或等离子体，只要在挨近肯定零度或0K(约-460°F)的温度下才会呈现。关于这种共同的物质状况，科学家们仍有许多有必要了解，但有期望它的共同性质有朝一日能为先进资料做出奉献。玻色-爱因斯坦凝集体和当时量子技能提议之间没有直接的联络。

可是关于这种资料的行为，也有许多有必要了解的，而答复一些关于量子现象根本问题将是未来科学成果的根底。首要，科学家一向以为玻色-爱因斯坦凝集态不会呈现在根据稀土元素的磁性资料中，由于那些特别磁彼此作用好像不行各向同性，不足以呈现BEC相。可是，在曩昔的试验中观察到硅酸镱中存在BEC相的依据后，研讨团队置疑这个假定或许是过错的。当看到BEC相的依据时，研讨人员很惊奇，这表明Yb是构成多体量子态的一种，比咱们之前以为更多用处的成分。

为了更好地了解硅酸镱承载BEC相的才能，Ross在橡树岭国家试验室的散裂中子源(SNS)运用了冷中子斩波器光谱仪(CNCS)，在高通量同位素反应堆(HFIR)运用了固定入射能量三轴光谱仪(FIE-TAX)来勘探硅酸镱的结晶样品。互补X射线和中子散射丈量是在阿贡国家试验室和国家标准与技能研讨所进行的。这些试验现已进行了近4年，研讨小组早在2015年就开端栽培硅酸镱的样品，并制作出这种资料的行为。研讨运用了科罗拉多州立大学和加拿大舍布鲁克大学的各种勘探器。

运用这些勘探器来开始了解资料的行为，但更巴望运用中子散射来勘探样品。中子具有很强的穿透性，当中子经过样品时，会以这样一种方法搅动这些新式的量子粒子，这样就可以精确地丈量这些粒子在硅酸镱微观结构中的行为。为了预备中子散射的样品，研讨人员有必要切开并摆放每一颗晶体，使每一颗晶体都指向相同的方向。此外有必要将硅酸镱样品暴露在磁场中，并运用特别的冷却室将样品降至-459.28°F，这比星际空间更冷，并且十分挨近肯定零度的温度。

把这个试验放在一同需要做许多作业，但取得的数据肯定值得研讨团队支付的尽力。研讨不仅能说明硅酸镱BEC相是怎么绝无仅有的，并且还能让研讨人员更好地了解量子现象，就像它们呈现在其他根据稀土元素的磁性资料中相同。研讨人员有爱好更多地了解硅酸镱中的BEC相，但更期望咱们在这里学到的东西，也能协助在稀土资料中发现更多量子态，这种根本了解关于构成未来量子技能的资料渠道至关重要。

博科园｜研讨/来自：橡树岭国家试验室

参阅期刊《物理谈论快报》

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