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中澳科学家量子模拟获重大突破 首测神秘第二声衰减率

2022年02月08日 08:21 来源:中国新闻网

 中新社合肥2月7日电 (记者 吴兰)记者7日从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟、姚星灿、陈宇翱等与澳大利亚科学家胡辉合作,在量子模拟领域获得重大突破,首次测得第二声的衰减率(声扩散系数)。

  这一成果近日以长文的形式发表在国际权威学术期刊《科学》(Science)上。

  热的传播通常是通过扩散,即从近到远温度逐渐降低。然而,在某些情况下它也可能以波动的形式传播,很像声波。因此,这种现象被称为第二声,相对的普通声波被称为第一声。第二声不会出现在普通物质中,只会出现在某些特殊的物质中,例如超流的氦。超流则是一种宏观量子现象。例如,普通的液体中如果产生一个旋涡,它会逐渐消失,而超流体中的旋涡却不会衰减,会永远存在下去。

  但想要观测第二声的衰减,不仅需要制备高品质的密度均匀费米超流,还需要发展探测微弱温度波动的方法。尽管费米超流已被实现近20年,上述两项关键技术却一直未得到突破,因此无法对第二声的衰减进行研究。

 在该项工作中,研究团队经过4年多的艰苦攻关,搭建了一个全新的超冷锂-镝原子量子模拟平台,融合发展多个超冷原子调控技术,最终成功地实现了世界领先的均匀费米气体的制备,并在两项关键技术突破的基础上,成功地观测到了第二声的信号。

 研究团队进一步获得了第二声的衰减率(声扩散系数),并发现幺正费米超流体具有一个可观的临界区(比液氦超流体临界区大约100倍)。这一发现为利用该体系开展进一步的量子模拟研究,从而理解强关联费米体系中的反常输运现象奠定了基础。

  Science杂志的审稿人对该工作给予了高度评价,称该项工作“展示了令人惊叹的实验的杰作。”“该工作有望成为量子模拟领域的一项里程碑”。(完)

编辑:刘浩

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