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一種由超冷原子制成的奇異量子液體  上圖是混合的兩種氣體冷鉀原子形成一個(gè)量子液滴的藝術(shù)圖 液體和氣體是物質(zhì)的兩個(gè)不同階段。雖然氣體是稀薄的，可壓縮的，并適應(yīng)于容器的大小，而液體是密集的，有一個(gè)固定的體積，形成液滴。它們是由自身約束的粒子團(tuán)，并有一個(gè)自由表面將它們與環(huán)境分開。通過提高溫度，可以誘導(dǎo)液體和氣體之間的相變。這就是在平底鍋里燒水時(shí)所發(fā)生的事情。 但是氣體總是稀釋，液體總是濃的嗎？盡管在正常情況下，這個(gè)問題的答案是肯定的，但在超低溫環(huán)境下情況會變得非常不同。在發(fā)表于《科學(xué)》雜志上的最近的一項(xiàng)研究中，西班牙光子科學(xué)研究所的研究人員創(chuàng)建了一種液態(tài)物質(zhì)其濃度比水要稀1億倍，比空氣還要稀薄100萬倍。 團(tuán)隊(duì)冷卻氣體鉀原子到-273.15攝氏度，接近絕對零度。雖然在這些溫度下，原子表現(xiàn)為波并遵循量子力學(xué)的規(guī)則，但它們?nèi)匀槐３謿怏w的固有性質(zhì)：在沒有容器的情況下膨脹。相反，當(dāng)這兩種氣體混合在一起并相互吸引時(shí)，原子形成液滴。Cesar Cabrera是該研究的第一作者，他說，“在許多方面，我們的鉀液滴的水非常相似：他們都有自己的大小和形狀，無論我們把它們放在哪里，但是他們要冷得多，它們的性質(zhì)是量子性的”。  上圖所示是一個(gè)超冷氣體相互吸引的混合物可以形成超稀的液體，即使在沒有任何約束情況下也是一種液態(tài)形式。 事實(shí)上，這些液滴的存在完全是由于量子漲落特性，這是一種迷人的內(nèi)在量子效應(yīng)。此外，由于量子力學(xué)，形成液滴的原子不能完全靜止在里面。 這是由海森堡的不確定性原理所禁止的。它們因此保持永久運(yùn)動，導(dǎo)致量子壓力，使非常小的液滴不穩(wěn)定，蒸發(fā)成膨脹的氣體。Leticia Tarruell教授說，“這些液滴是迷人的宏觀物體：即使他們是由成千上萬的粒子組成，它們的行為仍然是由量子波動和相關(guān)性完全確定。通過觀察液體和氣體之間的相變，我們精確地測量了這些令人驚訝的量子效應(yīng)。” 對稀釋性和“量子化”使得量子液滴成為更好理解那種由許多相互作用的粒子組成的量子系統(tǒng)特性的理想測試平臺，這些特性又包含了液態(tài)氦、中子星或其它復(fù)合材料的某些特性。 原文來源：https://phys.org/news/2017-12-ultradilute-quantum-liquid-ultra-cold-atoms.html（實(shí)驗(yàn)幫譯文） |
