物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，只有七個(gè)量子粒子可以表現(xiàn)得好像它們在數(shù)十億人群中。

在更大的尺度上，物質(zhì)經(jīng)歷變化，稱為相變，其中(例如)水變成固體 (冰)或蒸汽(蒸汽)?？茖W(xué)家習(xí)慣于在大量分子中看到這種行為，但從未在如此微小的星團(tuán)中看到過這種行為。

在今天 (9月10日)在“自然物理學(xué)”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中， 研究人員目睹了由七個(gè)光粒子或光子組成的系統(tǒng)中的這些相變，這些粒子呈現(xiàn)出一種被稱為玻色 - 愛因斯坦凝聚體的奇異物理狀態(tài)。 (BEC)。這是物質(zhì)在超級溫度下可達(dá)到的物理狀態(tài)，其中粒子開始混合在一起并一致地起作用。

因?yàn)楣庾邮枪獾陌鼈兪怯赡芰繕?gòu)成的，而不是物質(zhì)，這使得它們經(jīng)歷相變的想法很奇怪。但早在2010年，一組德國研究人員表明 ，光粒子可以被誘導(dǎo)表現(xiàn)為BEC，就像他們的物質(zhì) - 粒子表兄弟一樣。

為了捕獲光子，這些研究人員建造了一個(gè)小型鏡面腔室并用彩色染料填充它。當(dāng)光粒子撞擊染料顆粒時(shí)，染料顆粒會吸收它們并重新發(fā)射它們，因此光子需要更長的時(shí)間才能通過腔室 - 有效地減慢它們的速度。當(dāng)光子撞擊腔室的鏡像壁時(shí)，光子會在沒有被吸收或逃逸的情況下反彈。因此，這個(gè)室實(shí)際上是一個(gè)空間，研究人員可以使光子變得遲鈍并將它們放在近距離。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在這種情況下，光子會像物質(zhì)一樣彼此相互作用，并表現(xiàn)出可識別為BEC的行為。

在最近的實(shí)驗(yàn)中，研究人員想要找出發(fā)生這種情況所需的最小光子數(shù)。使用微調(diào)激光，他們一次一個(gè)地將光子泵入類似的染料填充鏡子陷阱，并觀察混合物以找出何時(shí)出現(xiàn)BEC。他們發(fā)現(xiàn)，在平均只有7個(gè)光子之后，光子形成了一個(gè)BEC - 它們開始像一個(gè)粒子一樣。這是相變所必需的粒子計(jì)數(shù)的新低條。

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7量子粒子在奇怪的物理實(shí)驗(yàn)中就像數(shù)十億

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物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，只有七個(gè)量子粒子可以表現(xiàn)得好像它們在數(shù)十億人群中。

在更大的尺度上，物質(zhì)經(jīng)歷變化，稱為相變，其中(例如)水變成固體 (冰)或蒸汽(蒸汽)。科學(xué)家習(xí)慣于在大量分子中看到這種行為，但從未在如此微小的星團(tuán)中看到過這種行為。

在今天 (9月10日)在“自然物理學(xué)”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中， 研究人員目睹了由七個(gè)光粒子或光子組成的系統(tǒng)中的這些相變，這些粒子呈現(xiàn)出一種被稱為玻色 - 愛因斯坦凝聚體的奇異物理狀態(tài)。 (BEC)。這是物質(zhì)在超級溫度下可達(dá)到的物理狀態(tài)，其中粒子開始混合在一起并一致地起作用。

因?yàn)楣庾邮枪獾陌?，它們是由能量?gòu)成的，而不是物質(zhì)，這使得它們經(jīng)歷相變的想法很奇怪。但早在2010年，一組德國研究人員表明 ，光粒子可以被誘導(dǎo)表現(xiàn)為BEC，就像他們的物質(zhì) - 粒子表兄弟一樣。

為了捕獲光子，這些研究人員建造了一個(gè)小型鏡面腔室并用彩色染料填充它。當(dāng)光粒子撞擊染料顆粒時(shí)，染料顆粒會吸收它們并重新發(fā)射它們，因此光子需要更長的時(shí)間才能通過腔室 - 有效地減慢它們的速度。當(dāng)光子撞擊腔室的鏡像壁時(shí)，光子會在沒有被吸收或逃逸的情況下反彈。因此，這個(gè)室實(shí)際上是一個(gè)空間，研究人員可以使光子變得遲鈍并將它們放在近距離。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在這種情況下，光子會像物質(zhì)一樣彼此相互作用，并表現(xiàn)出可識別為BEC的行為。

在最近的實(shí)驗(yàn)中，研究人員想要找出發(fā)生這種情況所需的最小光子數(shù)。使用微調(diào)激光，他們一次一個(gè)地將光子泵入類似的染料填充鏡子陷阱，并觀察混合物以找出何時(shí)出現(xiàn)BEC。他們發(fā)現(xiàn)，在平均只有7個(gè)光子之后，光子形成了一個(gè)BEC - 它們開始像一個(gè)粒子一樣。這是相變所必需的粒子計(jì)數(shù)的新低條。[ 自然界中最酷的小顆粒 ]

“現(xiàn)在已經(jīng)確認(rèn)'相變'在這樣的小系統(tǒng)中仍然是一個(gè)有用的概念，我們可以用更大系統(tǒng)中無法實(shí)現(xiàn)的方式探索屬性，”倫敦帝國理工學(xué)院的物理學(xué)家，主要作者Robert Nyman說道。一份聲明。

研究人員指出，微BEC與涉及較大顆粒群的相變之間存在一些差異。當(dāng)冰加熱超過其熔點(diǎn)時(shí)，它似乎立即從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，沒有任何中間階段。對于大多數(shù)化學(xué)品的大多數(shù)相變，情況也是如此。但研究人員在聲明中說，七光子BEC似乎逐漸形成，而不是一下子。

他們在論文中寫道，光子相變?nèi)员砻鳎词乖诜浅Ｐ〉某叨壬?，相變也非常像大尺度下的相變。物理學(xué)是物理學(xué)，一路下來。