深入量子世界 探究磁性量子氣體顯微鏡秘密
編譯／高晟鈞
幾年前， Francesca Ferlaino和Markus Greiner兩位優秀的量子物理學家聯手開發出了一種用於研究磁性量子物質的先進量子氣體顯微鏡。與非磁性粒子相比，磁性粒子的影響範疇更廣，並且由於獨特的粒子性質，傳統實驗無法觀察到量子氣體中的相互作用機制。而磁性量子氣體顯微鏡正一步步地帶領我們走入量子的奇幻世界裡。
極低溫磁性原子的先驅
來自奧地利科學院，主要進行量子光學研究的Francesca與她的團隊於2012年首次實現了鉺的玻色-愛因斯坦凝聚態；並於2019年，首次觀察到了磁性超冷原子氣體中的「超固態」現象。
另一頭，來自哈佛大學的德國裔物理學家Markus是直接觀察單一原子光學技術的先驅。他們利用高解析度顯微鏡，揭示了超冷原子中的許多奇異現象，其中便包括了「反磁鐵相」。
觀察到新的量子固體
目前，兩者的研究團隊建立了兩項新的實驗，分別位於奧地利與美國，兩個實驗室也都配備了為量子氣體量身打造的磁性量子顯微鏡。該技術透過與雷射光結合，形成了一種光晶體，並冷卻至接近絕對零度。磁場會重新將這些粒子定向，從而控制它們的遠距離相互作用。
在Nature雜誌上，研究團隊刊登了近期的研究成果，證明了透過調整粒子之間的相互作用，進而從超流體相產生各種偶極量子固體的能力。從顯微鏡下，可以看到各種類似條紋、棋盤方格、對角線等圖案。這項研究促進了對於遠端偶極量子系統的研究，為量子物質的新理解奠定了基礎。
資料來源:Phys.org
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