物理科技生物学-PHYICA

奇异的相变开启了基于超流体技术山田泉美的道路

物理学 2022-08-15 23:59:08

by FLEET 史文朋工业大学的超冷原子实验室

信用:FLEET 通过研究一种物质从一个相转变到另一个相时的微观和宏观变化,例如从冰到水到蒸汽,我们可以学到很多东西

但是,虽然这些相变在水的情况下被很好地理解,但当一个系统从正常流体变成超流体时,它的动力学却知之甚少,超流体可以零摩擦流动,即不损失任何能量

一项新的史文朋研究观察了原子气体从正常流体到超流体的转变,为这些显著状态的形成提供了新的见解,着眼于未来基于超流体的量子技术,如超低能量电子技术

超流体的形成涉及许多不同的时间尺度,与跨越相界时发生的不同动力学过程有关

理解动态过渡,走向未来技术 作为一个非平衡的动态过程,从理论的角度来理解相变是有挑战性的,在这些迷人的和潜在有用的物质状态中

多体量子系统中的这种非平衡现象涉及跨越非常不同的时空尺度的复杂相互作用

超短时间尺度可能会禁止获取大多数材料的全部动态

未来基于量子态的技术,如超流体或超导体,将需要“开关”(开/关),因此理解开关后系统如何进化回答了重要的基本问题,如这种设备的运行速度

超流体的形成包括大量量子力学粒子中许多微观成分的相关运动

“然而,超冷原子的稀释气体允许在可及的时间尺度上测量实时动力学,”第一作者Dr

保罗·戴克(史文朋)

“在这里,我们使用强相互作用费米原子的超冷气体(即费米气体),来研究在相互作用突然猝灭后,形成超流体所需的关联是如何建立的

这使系统失去平衡

" “通过测量系统恢复平衡时的后续动态,我们可以解决相关的不同时间尺度,以便建立各种关联

这些时间尺度取决于相应的长度尺度,短程关联和成对快速发展,而总体动量分布可能需要几个数量级的时间才能达到平衡

" 新的实验表明: 费米子对的形成和凝聚可以在非常不同的时间尺度上发生,这取决于猝灭的速度

可以看到,接触参数对相互作用强度的变化响应非常快,这表明短程关联的演化速度远远快于形成原子对的玻色-爱因斯坦凝聚所必需的长程关联

接触参数量化了找到彼此非常接近的两个原子的可能性,当原子成对时,这种可能性会大大增强

《物理评论快报》在2021年9月发表了“费米气体猝灭为一元性的动力学”

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