天天觀速訊丨經典系統內首次觀察到“準粒子”
2023-01-31 08:21:08|
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韓國研究人員在最新一期《自然·物理學》雜志上發表論文稱，他們首次在經典系統內觀察到此前被認為僅出現于量子系統內的“準粒子”，最新研究有助于科學家們進一步揭示經典耗散系統的多體物理學。
準粒子不同于通常所說的基本粒子，而是類似于基本粒子的物理實體，從大量基本粒子的相互作用中產生，是一種“長壽”的集體激發態。準粒子的概念由蘇聯物理學家列夫·朗道于1941年提出，比如超導中的玻戈留玻夫準粒子、半導體中的激子以及聲子等。
研究人員指出，從準粒子的角度研究一些集體現象，可深入了解各種物理環境，尤其是超導和超流體，比如科學家此前在石墨烯內發現的狄拉克準粒子。但迄今為止，準粒子的觀測和應用僅限于量子物理學，因為在經典凝聚態物質中，粒子之間的碰撞太高，使長時間的類粒子激發幾乎無法獲得。
但在最新研究中，韓國基礎科學研究所軟物質和活物質中心的科學家挑戰了準粒子只屬于量子物質的標準觀點。他們研究了一個由微小顆粒組成的經典系統，該系統由薄微流體通道中的黏性流驅動。當粒子被黏性流拖曳時，它們會擾動周圍的流線，從而相互施加流體動力。
研究團隊發現，這些作用范圍比較長的力使粒子“成雙成對”。而大量成對耦合的粒子暗示，這些是系統內的準粒子。當研究人員模擬了一個由數千個粒子組成的大型二維晶體并檢查其運動時，證明了上述假設是正確的。
研究人員解釋道，這項工作首次證明，基本量子物質概念特別是準粒子，可幫助理解經典耗散系統的多體物理學。而且，這些發現表明，迄今為止僅在量子系統內測量到的其他集體現象可能會在各種經典耗散環境中被揭示。
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