8月21日消息,莫纳什大学(Monash University)物理与天文学院研究团队在Physical Review Letters发表理论研究,预言一种 unusual 新量子物态:在合适条件下,玻色子与费米子两类根本不同的量子粒子可以结合形成稳定的自束缚"量子液滴"(quantum droplets)——此前科学界认为这类液滴在强相互作用玻色-费米系统中不太可能形成。

研究由博士生Sam Foster(第一作者)、副教授Jesper Levinsen与教授Meera Parish完成,合作者来自海德堡大学。Foster解释:"量子系统的行为在日常世界看似不可能——我们证明了这两类非常不同的粒子可以完美相互平衡,形成一个实际上自我维持的稳定液滴。"这种量子液滴与普通液滴本质不同:其稳定性源自量子力学法则——粒子间的吸引力和费米子产生的压力精确抵消,使液滴既不塌缩也不散开。

方法论上,此前的理论只能描述粒子相互作用较弱的情形,新方法将适用范围扩展到相互作用强得多的区域——"最有意思的物理正是从这里出现"。团队的计算还表明,这些预言的液滴可以用现有的超冷原子实验制备,意味着预测有现实的实验检验路径;结果中还出现了类似液-气转变的现象,提示这类系统蕴含比此前认知更丰富的量子相。

研究意义方面,理解物质在极端量子条件下如何自组织,为设计超精密传感器与量子计算相关的量子材料提供了新工具。玻色-费米混合液滴若获实验证实,将成为继玻色-玻色量子液滴(2018年实验实现)之后量子多体物理的又一里程碑,其费米压力稳定机制也为人工量子物态工程提供了新的设计维度。 (来源:ScienceDaily)