作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 杂质原子可以通过与周围介质的相互作用逐渐演化成准粒子
这个过程类似于由电子穿过固体引起的晶格畸变，如插图所示
学分:奥胡斯大学CCQ分校
在过去的几十年里，全世界的物理学家都在试图更好地理解量子多体系统中的非平衡动力学
一些研究调查了物理系统中表现出类似粒子行为的准粒子、扰动或实体
奥尔胡斯大学的研究人员最近进行了一项研究，调查浸没在玻色子环境中的量子杂质的非平衡动力学
他们发表在《自然物理学》上的论文阐明了相互作用多体系统的动力学行为，同时也改进了目前对玻色极化子是如何形成的理解
“我们最近的文章是对所谓准粒子的广泛研究的一部分，是奥尔胡斯大学实验物理学家和理论物理学家之间富有成果的合作的高潮，”马格努斯·格
进行这项研究的研究人员之一斯科告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“准粒子非常有趣，因为它们可能由无数粒子及其激发组成
" 准粒子的概念最早是由物理学家列夫·兰道在20世纪30年代提出的，他试图更好地理解复杂的量子系统
斯科和他的同事进行的实验建立在兰道创建的模型上
在他们的研究中，研究人员使用干涉测量技术，在带有小杂质态成分的玻色-爱因斯坦凝聚体中制备了原子的相干叠加态
随后，他们监测了这些量子叠加态的演化以及它们向极化子准粒子的转变
实验的中心部分，原子最初被捕获并冷却到远低于星际空间的温度
信用:拉斯·克鲁斯/欧福托
值得注意的是，研究人员第一次能够观察到一类独特的准粒子——玻色极化子的诞生
虽然过去几个研究小组在实验室环境中检测到了这些准粒子的迹象，但迄今为止，观察它们随着时间的推移逐渐形成的过程被证明是极具挑战性的，主要是因为它们形成的过程非常快
“我们研究了杂质如何与纯介质相互作用并转化为玻色极化子，”斯科解释道
“我们的实验是用一种原子介质进行的，这种介质被冷却到比绝对零度仅高出十亿分之一度的惊人低温，这远远低于外层空间的温度
" 利用一种超冷原子气体，斯科和他的同事们能够在极其纯净和控制良好的环境中研究量子杂质
这些杂质是通过将一些中等原子转移到一种特殊的杂质量子态，使用一个只有0
5秒
“我们发现杂质开始与介质中的原子发生动态相互作用，我们用另一个短射频脉冲测量了这种演变，”斯科说
“这个双脉冲方案使我们有可能观察到极化子最终的准粒子形成
" 2018年，当初步调查开始时，他是实验团队的一员
教授
简·阿尔特(中)拿着一个玻璃容器，里面的原子被捕获并冷却
信用:拉斯·克鲁斯/欧福托
在他们的实验中，斯科和他的同事观察到了三种不同的杂质演化机制，它们都是以动态跃迁为标志的
然后，这些机制将最初的少体和后来的多体物理动力学联系起来
“我们的研究在理解玻色极化子、它们的非平衡动力学以及它们是如何形成的方面向前迈出了一大步，”斯科说
“这些量子现象本身非常迷人，但它们被进一步推测为诸如有机半导体和超导体等外来技术的关键元素
" 在未来，斯库和他的同事们收集的发现可能为研究非平衡量子现象开辟新的可能性，这反过来又可能为基于半导体和超导体的新技术的发展提供信息
在接下来的研究中，研究人员还计划研究极化子相互作用的方式
“这些相互作用已经在2018年被理论预测，使两个极化子能够相互结合，从而产生一个全新的准粒子，称为玻色双极化子，”斯库说
“这为激动人心但又复杂的量子物理学增加了一个全新的层面
尽管这种准粒子还没有在超冷气体中被发现，但我们相信我们的实验有可能观察到它的存在
"
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