剑桥大学科学家首次在三维量子气体中观察到两个声音共振

技术研究 量科网 2022-06-08 11:22

如果你能让自己沉浸在量子流体中,你会听到每个事件发出两个声音,因为它们支持两种速度不同的声波。剑桥大学的研究人员通过实验,首次在三维量子气体——而不是量子液体——中实现了这一非凡的特性。

剑桥大学科学家首次在三维量子气体中观察到两个声音共振

他们通过把在超高真空中被激光束捕获的钾原子气体冷却到绝对零度以上不到百万分之一度的温度,从而部分形成了玻色-爱因斯坦凝聚体,并以此来实现这一结果。

这些量子气体通常是弱相互作用。但在该研究团队的实验中,他们增加了相互作用,以至于这些气体变成了流体动力学的物理。然后通过激发不同频率的驻波,他们观察到了所谓的第一声音和第二声音的两个共振。

这种效应在超流氦等量子液体中得到了很好的研究,但它们的玻色气体的可压缩性与空气一样大,因此它仍然是气体,而不是液体。值得注意的是,Landau著名的双流体模型,一个在20世纪40年代为超流氦发展起来的理论,至今仍能很好地描述它们的超流气井。

在这种系统中,两种流体主要分别由气体的冷凝部分和非冷凝部分组成。研究人员通过实验解决了两个部分的相对运动,这两个部分在经典的第一个声音中一起振荡,但在第二个声音中彼此反向移动。对气体的微观理论描述比对液体的描述要简单得多,这有望为理解量子流体动力学提供了新的见解。(编译:Qtech)