中国の研究者が物質の新しい量子状態を発見しました。

からの研究者 中国科学院 初めて実験的に実証された 逆流超流動性 (CSF – 逆流超流動性）。それはについてです エキゾチックな量子状態 どこ 二 コンポーネント (たとえば、異なる 原子の種類またはスピン) それらは完全に相関して反対方向に流れます。両方の成分が超流動であるという事実にもかかわらず、システム全体は静止しており、非圧縮性を保ちます。

研究者らによると、CSFは 重要なツール 超低温環境における複雑な量子システムの研究とシミュレーション、特に 新しい量子相とスピン関連現象を研究する。

または 逆流超流動性 (逆流超流動性) 科学者たちはこの量子相について 20 年前から知っていたため、新しい概念ではありません。 それは約です 実は1人用 拡大 から得られた調査結果のうち、 ボーズ・ハバードモデル、格子系におけるボーソンの挙動を説明するために 1963 年に提案された理論モデル。 他のいくつかの数学的モデルも CSF を理論化していますが、さまざまな技術的課題により、これまで科学者は実験装置でこの段階を観察できませんでした。

«この相の実験的実装と特定は、欠陥のない状態の準備、コヒーレント操作中の最小限の加熱、スピンと位置の相の検出など、単一デバイスの厳しい要件により困難であることが判明しています。」と研究著者らは説明する。

CSFの「隠れた」相を実現するために、研究者らは2つの異なるスピン状態を持つルビジウム87原子を使用した2成分系を準備した。次に、原子をレーザー光グリッドに配置し、原子を特定の位置に捕捉しました。

その結果、 モットスピン絶縁体の形成理論上は電気を通すはずですが、実際には通さない魅力的な素材です。これは、粒子のスピン間の強い相互作用により粒子が局在化し、電子が自由に移動できなくなるためです。

この系の原子間の相互作用を 1 ナノケルビン (-273.15°C) の温度に設定すると、 研究者 「凍結」状態（スピンモット絶縁体）から、2種類の原子が逆方向に流れる状態に移行する、完璧なバランスを保ちながら、逆流の超流動性を示します。

システムが実際に CSF 段階に入ったかどうかを確認するために、研究著者らは 量子ガス顕微鏡、高度なイメージング ツールです。 許可します 科学者たちへ グリッド内の個人を確認するには。彼らは、原子の異なる位置 (およびスピン) 間の相関を測定し、反対相関、つまり反対の状態の原子の存在を発見しました。

«CSFの特徴である反対相関は、量子ガス顕微鏡による実空間と運動量空間の両方での測定によって確認された」と研究著者らは指摘している。

この観察により、ある原子が一方向に動くと、逆スピン状態にある別の原子も反対方向に動くことが確認されました。さらに、研究者らは、スピン状態の長距離相関を観察し、系が格子全体にわたってコヒーレンスを維持していることを観察しました。これは、CSF 相のもう 1 つの強力な指標です。