自然界的许多现象在其动态演化中都存在对称性,这有助于研究人员更好地理解系统的内部机制。然而,在量子物理学中,这些对称性并不总是能够实现。海德堡大学量子动力学中心的研究人员在超冷锂原子的实验室实验中,首次展示了理论上预测的偏离经典对称性的现象。他们的研究结果发表在杂志上。科学。"
在经典物理学的世界里,理想气体的能量随着施加的压力成比例地上升。这是尺度对称的直接结果,同样的关系在每一个尺度不变系统中都是正确的。然而,在量子力学的世界里,量子粒子之间的相互作用可能变得如此强烈,以至于这种经典的尺度对称不再适用,”理论物理研究所的副教授蒂尔曼·恩斯博士解释说。他的研究小组与物理研究所的Selim Jochim教授小组合作。
在他们的实验中,研究人员研究了锂原子的超冷超流体气体的行为。当气体被移出平衡状态时,它开始以“呼吸”的方式反复膨胀和收缩。与经典粒子不同,这些量子粒子可以成对结合,因此,超流体被压缩得越多,就会变得越硬。由主要作者Puneet Murthy博士和Nicolo defu博士(Jochim教授和Enss博士的同事)领导的小组观察到这种偏离经典尺度对称的现象,从而直接验证了该系统的量子性质。研究人员报告说,这种效应可以更好地了解具有类似性质的系统的行为,如石墨烯或超导体,当它们冷却到某个临界温度以下时没有电阻。
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