物理学家利用量子粒子的超然特性创造了一种新型的晶体。

 

有些粒子彼此回避，因为它们被禁止具有与其相邻粒子相同的量子态。物理学家们5月8日在arXiv.org网站上报告说，原子可能不太愿意重叠，以至于它们形成了一种类似晶体的排列，即使它们之间没有相互施加任何力。这种结构被称为泡利晶体，是量子力学的泡利不相容原理的结果。

 

科学家们此前曾预测泡利晶体的存在，沐鸣平台登陆线路但直到现在才有人观察到它们。苏黎世联邦理工学院的量子物理学家Tilman Esslinger说:“它只是告诉我们物理学是多么美好。”实验表明，从物理导论课的基本原理出发，仍有一些新的现象有待观察。“如果我写一本教科书，”艾斯林格说，“我会把那个(实验)写进去。”

 

尽管泡利晶体本身是基于已知的物理学原理，但用于观察它们的技术可以帮助科学家更好地理解物质的某些神秘状态，比如超导体、无电阻导电的物质，或者无摩擦流动的超流体。

 

1925年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)发现了泡利不相容原理(Pauli exclusion principle)，它禁止原子内部的电子获得匹配的量子属性，沐鸣平台登陆线路比如能量和角动量(SN: 4/10/99)。物理学家很快意识到，这一定律不仅适用于电子，还适用于整个一类被称为费米子的粒子。费米子除了电子外，还包括质子、中子和许多种类的原子。因此，费米子可以在不直接相互作用的情况下相互排斥。由于电磁相互作用，典型的晶体形成了它们的规则排列，而泡利晶体的形成只是由于这种排斥作用。

 

“这是你能想象到的最简单的物质状态，”德国海德堡大学的Selim Jochim说。

 

Jochim和他的同事们用锂原子制作了泡利晶体，用激光将其聚集到半径约一微米的二维区域。研究人员将三个或六个原子的原子群同时放入这个陷阱中。这些原子靠得太近了，无法直接描绘出它们的位置，因此无法显示出任何晶体状的结构。相反，研究小组通过观察粒子释放时的运动轨迹来测量原子的动量。在重复多次实验后，研究人员发现了原子动量的相关性或模式。

 

由于泡利不相容原理，沐鸣平台登陆线路原子动量中出现了花形图案。这些结构的不同取决于所涉及的原子数量:3个(左)或6个(右)。

 

德国海德堡大学。

 

由于位置和动量是这些被捕获粒子的密切相关属性，动量之间的关系也意味着原子形成了类似于晶体的规则空间构型。粒子动量的不同花状构型取决于陷阱中粒子的数量。

 

说:“你真的能看到这种模式马格达莱纳河Załuska-Kotur的波兰科学院物理研究所,一个物理学家团队的一部分,曾预言,这种结构可以观察到这种类型的实验。