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    • 探测二维费米气体的性质

      探测二维费米气体的性质

      当创建或发现一个新的物理系统时,研究人员通常会对其进行深入研究,以揭示其独特的特性和特征。例如,他们可能试图确定系统在受到干扰时的反应方式,以及这种干扰通常以何种方式传播通过系统。

      为了用更简单的术语进行解释,研究人员可能会研究将石头扔进去后,不同的流体(例如水,油或蜂蜜)如何反应。在这些情况下,扔石头通常会导致形成波浪,然后根据所讨论的流体的粘度以不同的速率/速度衰减波浪。

      类似的情况是气体中的密度激发。这些本质上是密度增加,以声波的形式通过气体传播。

      汉堡大学和德国海德堡大学的研究人员最近进行了一项研究,旨在通过研究声波如何在其中传播和衰减来揭示二维费米气体的热力学和输运特性。他们的论文发表在《Physical Review Letters》上,表明他们创建和检查的系统是一种近乎完美的模型系统,用于研究尺寸较小的强相关性的物理现象。

      进行这项研究的研究人员之一马库斯·博伦(Markus Bohlen)告诉Phys.org:“我们的实验是全世界产生和研究超冷二维费米气体的少数几个实验之一。” “这些系统令人着迷:强相互作用和降低的维数的相互作用导致引人入胜的现象,但也使理论方法变得复杂。这里,量子气体实验提供了宝贵的见识,并能够在清洁可控的环境中研究这些系统。”

      在实验中,Bohlen和他的同事着手测量超冷二维费米气体中的声速和声衰减,因为这反过来又使他们能够探究其激发特性。为此,他们特别关注气体中声波的传播和衰减。

      Bohlen解释说:“声波是密度,温度,压力以及其他热力学变量的振荡。” “这些变量不是独立的,而是通过所谓的状态方程相互关联。状态方程决定了系统的热力学行为,例如,气体在压缩时会变稠或变热多少? ”

      在他们的研究中,Bohlen和他的同事们从内部传播的声波速度中提取了二维费米气体的可压缩状态方程。物理学理论认为,波在系统内部传播的越快,系统必须越坚硬(即,其可压缩性越低)。

      博伦说:“一个失去平衡而兴奋的系统最终将恢复到平衡状态。” “在强烈相互作用的气体中,弛豫速率由气体的粘度和导热率决定。这些所谓的传输系数描述了介质中速度或温度差如何快速平衡。通过测量气体的阻尼率因此,我们可以推断出有关这些传输系数的信息。”

      研究人员收集的测量结果引起了许多有趣的观察。首先,Bohlen和他的同事观察到,在二维费米气体中,声波在原子相互作用更强的状态下受到的阻尼最小。这些发现似乎是违反直觉的,因为人们可能期望粒子之间的碰撞会降低波的运动。相反,这仅在碰撞相对较少的情况下发生。

      但是,如果粒子之间的相互作用非常强,就像在研究人员的实验中那样,情况就会急剧变化。这是因为粒子之间的频繁碰撞实际上阻止了能量的分散,因此抑制了耗散而不是增加了耗散。

      博伦说:“在我们关注的状态下,传输系数趋于由量子力学确定的极限,这是在量子场论的背景下推测出来的,并在各种系统中观察到了不同的传输系数。” “我们可以确认,在二维费米气体中进行声音扩散时,可以遵守这一限制。”

      这些发现揭示了声波如何在超冷的二维费米气体中传播和消退,从而揭示了其热力学和传输特性。将来,他们论文中研究的气体可用于测试与强相互作用费米气体有关的物理学理论和模型的有效性。同时,Bohlen和他的同事计划在他们最近的论文中研究的同一二维费米气体中进行超流体研究的新研究。

      Bohlen解释说:“超流动性(和超导性)与所谓的远程序的存在密切相关。” “在二维几何结构中,这种长程有序是被禁止的,但是似乎对于所有在高温下显示超导性的材料,二维结构都起着至关重要的作用。我们最近表明,我们的二维系统确实,是一种超流体,我们想阐明维数在超流体鲁棒性方面的作用。”

      浙江·杭州
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      财神Lv.6VIP
      @诙谐 你是不是傻,不懂科学吗?
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      诙谐Lv.1
      气体源流啊?
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