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经典对称性规则不适用于量子系统

2019-08-14 07:41 来源:科技日报

  自然界的许多现象在动态演化中证明了对称性,这有助于研究人员更好地理解一个系统的内在机制。然而,在量子物理学中,对称性并不总能得到。据物理学家组织网近日报道,海德堡大学量子动力学中心研究人员通过超冷锂原子实验,首次证明了理论上预测的量子物理与经典对称性的偏差。

  实验中,研究人员研究了锂原子超冷超流体气体的行为。当气体不处于平衡状态时,其会以一种“呼吸”运动不断地膨胀和收缩。与经典粒子不同的是,量子粒子可成对结合,因此,当超流体被压缩得越紧,就会越硬。

  由普尼特·穆尔蒂博士和尼科罗·拉德沃博士领导的研究小组观察到了这种偏离经典尺度对称性的现象,从而直接证明此系统的量子本质。

  在经典物理学中,理想气体的能量与所施加压力成正比。这是尺度对称性的直接结果,同样的关系在任何尺度不变的系统中都成立。然而,在量子力学的世界里,量子粒子之间的相互作用可以变得如此强大,以至于这种经典的尺度对称性不再适用。

  此实验结果可使人们深入了解具有类似性质的系统的行为,如石墨烯或超导体等,其被冷却到一定的临界温度以下时,就不会产生电阻。

(责任编辑:王蔚)

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