我們所經(jīng)歷的世界是由經(jīng)典物理學(xué)支配的。我們?nèi)绾我苿?dòng)，我們?cè)谀睦?，以及我們的速度有多快，都是由?jīng)典的假設(shè)決定的，即我們?cè)谌魏我粋€(gè)時(shí)間點(diǎn)只能存在于一個(gè)地方。但在量子世界中，單個(gè)原子的行為是由一個(gè)粒子的位置是一個(gè)按照概率的奇妙的原理所支配的。例如，在同一個(gè)確切的時(shí)間一個(gè)原子有一定的機(jī)會(huì)在一個(gè)地方，而另一個(gè)機(jī)會(huì)在另一個(gè)地方。

　　當(dāng)粒子相互作用時(shí)，純粹作為這些量子效應(yīng)的結(jié)果，一系列奇怪的現(xiàn)象應(yīng)該隨之產(chǎn)生。但是，在經(jīng)典世界的壓倒性噪音中觀察相互作用的粒子的這種純粹的量子力學(xué)行為是一項(xiàng)棘手的工作。

　　現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家們已經(jīng)直接觀察到在一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)下相互作用和量子力學(xué)的相互作用：一種超冷原子的旋轉(zhuǎn)流體。研究人員預(yù)測(cè)，在旋轉(zhuǎn)的流體中，相互作用將占主導(dǎo)地位，并推動(dòng)粒子表現(xiàn)出奇異的、從未見過的行為。

　　就像地球上天氣模式的形成一樣，在這里，量子粒子的旋轉(zhuǎn)流體分解成一個(gè)由旋轉(zhuǎn)的、類似龍卷風(fēng)的結(jié)構(gòu)形成的晶體。

　　在 2022 年 1 月 5 日發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究中，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)快速旋轉(zhuǎn)了超冷原子的量子流體。他們觀察到，最初的圓形原子云首先變形為一個(gè)薄薄的針狀結(jié)構(gòu)。然后，在經(jīng)典效應(yīng)應(yīng)該被抑制，只留下相互作用和量子法則來主導(dǎo)原子行為的時(shí)候，針狀物自發(fā)地?cái)喑闪艘粋€(gè)結(jié)晶圖案，類似于一串微型的量子龍卷。

　　麻省理工學(xué)院物理學(xué)助理教授理查德-弗萊徹說："這種結(jié)晶純粹是由相互作用驅(qū)動(dòng)的，這個(gè)過程告訴我們我們正在從經(jīng)典世界走向量子世界。"

　　這些結(jié)果是對(duì)快速旋轉(zhuǎn)的量子氣體的演變的第一個(gè)直接的、現(xiàn)場(chǎng)的記錄。麻省理工學(xué)院的托馬斯-A-弗蘭克物理學(xué)教授 Martin Zwierlein 說，旋轉(zhuǎn)的原子的演變大致類似于地球的自轉(zhuǎn)如何旋轉(zhuǎn)出大規(guī)模的天氣模式。

　　解釋地球旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的科里奧利效應(yīng)類似于解釋帶電粒子在磁場(chǎng)中如何表現(xiàn)的洛倫茲力，即使在經(jīng)典物理學(xué)中，這也會(huì)產(chǎn)生耐人尋味的模式形成，比如云層以美麗的螺旋運(yùn)動(dòng)包裹著地球。而現(xiàn)在我們可以在量子世界中研究這個(gè)問題。

　　這項(xiàng)研究的共同作者包括 Biswaroop Mukherjee、Airlia Shaffer、Parth B. Patel、Zhenjie Yan、Cedric Wilson 和 Valentin Crépel，他們都隸屬于麻省理工學(xué)院-哈佛大學(xué)超冷原子中心和麻省理工學(xué)院的電子研究實(shí)驗(yàn)室。

　　在 20 世紀(jì) 80 年代，物理學(xué)家開始觀察一種被稱為量子霍爾流體的新物質(zhì)家族，它由漂浮在磁場(chǎng)中的電子云組成。這些粒子不是像經(jīng)典物理學(xué)預(yù)測(cè)的那樣相互排斥并形成晶體，而是以一種相關(guān)的、量子的方式，根據(jù)其鄰居的行為調(diào)整自己的行為。特別是，磁場(chǎng)中的電子以非常小的運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)很難看到。Zwierlein 和他的同事推斷，由于原子在旋轉(zhuǎn)下的運(yùn)動(dòng)發(fā)生在更大的長(zhǎng)度尺度上，他們也許能夠使用超冷原子作為電子的替身，并能夠觀察到相同的物理現(xiàn)象。

　　讓這些冷原子的行為就像它們?cè)诖艌?chǎng)中的電子一樣，但可以被精確控制。然后我們可以直觀地看到單個(gè)原子在做什么，判斷它們是否服從相同的量子力學(xué)物理學(xué)。

　　在他們的新研究中，物理學(xué)家們用激光捕獲了一團(tuán)約 100 萬個(gè)鈉原子，并將原子冷卻到約 100 納克爾文的溫度。然后他們使用電磁鐵系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)陷阱來限制原子，并集體旋轉(zhuǎn)原子，就像碗里的彈珠一樣，每秒大約旋轉(zhuǎn) 100 次。

　　研究小組用照相機(jī)對(duì)原子云進(jìn)行了成像，捕捉到了類似于兒童在游樂場(chǎng)旋轉(zhuǎn)木馬上面向中心時(shí)的視角。大約 100 毫秒后，研究人員觀察到原子旋轉(zhuǎn)成一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的針狀結(jié)構(gòu)，并形成了一個(gè)最高點(diǎn)。
　?。?a href="http://www.nasamidwest.com/website/">邯鄲網(wǎng)站建設(shè)）

蘋果CEO庫克2021年總收入...

Google本周末以人物涂鴉...