排斥极化子首次在实验室获得

 
发布时间： 2012-05-25  |   作者：张巍巍
2012年05月25日 来源： 中国科技网 作者： 张巍巍    中国科技网讯 据物理学家组织网5月24日（北京时间）报道，奥地利因斯布鲁克大学的研究团队首次在实验中借助超冷量子气体，成功获得并全面分析了新型准粒子——排斥的极化子，相关研究报告发表在同日出版的《自然》杂志网络版上。

    超冷量子气体是一个理想的实验模型系统，可用来模拟处于凝聚态的物理现象。在这些气体中，多体态（many-body state）能够在高度控制的情境下获得，同时这也要求粒子之间的相互作用要高度协调。

    吸引的极化子之前曾有研究涉及，但排斥的极化子是首次获得，将引领研究团队走进一个全新的科研领域。为了在实验中获得排斥的极化子，研究人员在真空室中生成了由锂原子和钾原子组成的超冷量子气体。他们通过电磁场控制粒子的相互作用，并借助射频脉冲促使钾原子进入一种状态，使其排斥周围的锂原子。这种复杂的状态在物理上被描述为准粒子，因为在很多方面，其表现得就像一个特性被修改的新粒子。通过分析该系统的全部能量谱，研究人员能证明排斥的极化子。该校的鲁道夫·格林姆教授谈道：“这一过程不仅能获得和分析吸引的极化子，也能呈现排斥的极化子。”

    这些处于凝聚态的准粒子衰变非常快，因此一般来说很难对其进行研究。但即使在量子气体中，呈现排斥的特性也有困难。极化子只存在于亚稳状态，它们的寿命对于研究其全部属性来说十分重要。格林姆等人惊讶地发现，较之于此前在类似系统中获取的极化子，他们所获得的极化子的寿命增长了近乎10倍。因此，此次的实验设置为详细分析依赖于排斥相互作用的多体态提供了理想的平台。

    下一步，科学家将通过实验方式研究是否只有锂原子或者钾原子积聚的独立域，是由排斥粒子组成的量子气体所创立。此前这曾在理论模型中被提出过，但还未在实验领域得到验证。（记者 张巍巍）

    总编辑圈点

    科学家冷却气体，让孤立的原子停滞，然后像精巧的外科手术一样，操控它们并加以研究。这种技术在极化子研究领域的成功说明：在物理学前沿开拓，离不开思路的推陈出新。极化子并不神秘，它就是半导体导电的媒介。随着后续的探索，人们或许会拥有效率更高的集成电路。基础科研包含着无穷的可能性。

    《科技日报》（2012-05-25 一版）

(中国科技网)