我国科学家量子模拟研究取得重大突破,首次观测到费米超流中的熵波临界发散
消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-16
最新 2 月 7 日消息,据中国科大官网,中国科学技术大学潘建伟、姚星灿、陈宇翱等与澳大利亚科学家胡辉合作,首次在处于强相互作用(幺正)极限下的费米超流体中观测到了熵波衰减的临界发散行为,揭示了该体系存在着一个可观的相变临界区,并获得了热导率与粘滞系数等重要的输运系数。该项工作为理解强相互作用费米体系的量子输运现象提供了重要的实验信息,是利用量子模拟解决重要物理问题的一个范例。
最新了解到,2 月 4 日,该成果以长文(research article)的形式发表在国际权威学术期刊 Science 上。
据介绍,80 多年前,朗道建立了两流体理论,成功解释了氦-4 液体(强相互作用玻色体系)的超流现象,并预言了熵或温度会以波的形式在超流中传播。熵波的性质与传统声波类似,它在传播过程中会逐渐衰减,因此朗道又将其命名为第二声(second sound)。第二声的传播和衰减与超流序参量直接耦合,是一种只存在于超流体中的独特量子输运现象。在费米超流中研究第二声的衰减行为,不仅能回答"两流体理论能否描述强相互作用费米超流的低能物理"这一长期存在的问题,还能表征强相互作用费米体系在超流相变处的临界输运现象。
由强相互作用(幺正)极限下的超冷费米原子形成的超流体具有极佳的纯净度与可控性,为研究第二声的衰减带来了全新的机遇,这也是超冷原子量子模拟领域的一个重要目标。想要观测第二声的衰减,不仅需要制备高品质的密度均匀费米超流,还需要发展探测微弱温度波动的方法。尽管费米超流已被实现近 20 年,上述两项关键技术却一直未得到突破,因此无法对第二声的衰减进行研究。
在该项工作中,中国科大研究团队经过 4 年多的艰苦攻关,搭建了一个全新的超冷锂-镝原子量子模拟平台,融合发展了灰色黏团与算法冷却、盒型光势阱等先进的超冷原子调控技术,最终成功地实现了世界领先的均匀费米气体的制备;与此同时,研究团队还基于低噪声行波光晶格与高分辨原位成像技术,实验实现并理论诠释了低动量传递(约百分之五的费米动量)与高能量分辨率(优于千分之一的费米能)的布拉格谱学方法,并利用其实现了对体系密度响应的高分辨测量。在取得上述两项关键技术突破的基础上,研究团队成功地在幺正费米超流体的密度响应中观测到了第二声的信号(如图 1(D)所示),并获得了完整的幺正费米超流体的密度响应谱,实验结果与基于耗散两流体理论的描述高度吻合。
进一步地,研究团队获得了第二声的衰减率(声扩散系数),并以此准确测定了体系的热导率与粘滞系数。研究结果表明,幺正费米超流体的输运系数均达到了普适的量子力学极限值,例如第二声扩散系数约为ℏ/m,热导率约为 nℏkB / m。这些极限值仅由约化普朗克(ℏ)和玻尔兹曼常数(kB),粒子质量 m 和密度 n 决定。此外,他们还在超流相变附近观测到了上述输运量的临界发散行为,并发现幺正费米超流体具有一个可观的临界区(比液氦超流体临界区大约 100 倍)。这一发现为利用该体系开展进一步的量子模拟研究,从而理解强关联费米体系中的反常输运现象奠定了基础。
▲ 图(A)装置示意图。(B)探测方案示意图。(C)第一声信号。(D)第二声信号 | 图源:中国科大官网
原文链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi4480
2022-05-08 06:53:51相关文章
- 美国法院裁定阿里须为Squishmallows玩具侵权案答辩
2023-12-28 19:59:34
- 小米汽车传员工3700人 雷军称小米汽车不可能卖9万9
2023-12-28 19:41:57
- 国家新闻出版署:认真研究《网络游戏管理办法(草桉徵求意见稿)》关切 实行前进一步完善
2023-12-28 19:14:56
- 天猫新规可以无条件申请“仅退款”了?淘宝天猫又离狗多多零元购近了一步
2023-12-28 18:57:55
- 印度以打击金融犯罪为由逮捕了两名 vivo 高管
2023-12-26 16:49:01
- 在国外微信收不到国内信息?微信和WeChat将被拆分
2023-12-15 10:40:15
- 苹果iPhone15 系列手机发布最新消息 预计上市发布时间9月
2023-08-06 23:21:02
- 华为将发布鸿蒙HarmonyOS4操作系统 功能五大升级支持设备清单
2023-08-06 23:17:37
- 整治自媒体网红账号 400万粉丝网红发布擦边视频被无限期封禁
2023-07-12 09:56:09
- 网传微信文件传输助手是真人是真的吗?微信官方回应
2023-06-27 15:53:32
- 电信移动送手机成了“信用购”?你上了运营商的贷款套路了吗?
2023-06-12 17:18:55
- 中国电信广东地区崩了无信号 客服回应已在核实处理
2023-06-08 15:39:04
- 消息称小米新能源汽车价格表正讨论定价区间:双版本不同配置,高配或超 35 万元
2023-03-06 12:56:03
- 华为因制裁被传或分拆剥离手机业务? 内部人士回应:可能性不大.
2023-03-05 23:26:41
- OPPO正式发布安第斯智能云,让终端更智能
2023-02-24 16:02:27
- 华为与OPPO签订全球专利交叉许可协议 包括5G蜂窝通信专利
2023-02-24 16:02:26
- 老蛙将推MINI镜头新品:目前未知具体规格 官宣将于12月20日发布
2023-02-24 16:02:26
- 首发全新35mm定制光学系统 努比亚Z50性能同样强悍
2023-02-24 16:02:25
- Redmi K60屏幕细节曝光:全系标配2K护眼柔性直屏+5000mAh大容量电池
2023-02-24 16:02:25
- OPPO Find N2今天发 合金金属折叠屏更轻了
2023-02-24 16:02:24