天天觀速訊丨經(jīng)典系統(tǒng)內(nèi)首次觀察到“準(zhǔn)粒子”
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韓國(guó)研究人員在最新一期《自然·物理學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們首次在經(jīng)典系統(tǒng)內(nèi)觀察到此前被認(rèn)為僅出現(xiàn)于量子系統(tǒng)內(nèi)的“準(zhǔn)粒子”，最新研究有助于科學(xué)家們進(jìn)一步揭示經(jīng)典耗散系統(tǒng)的多體物理學(xué)。
準(zhǔn)粒子不同于通常所說(shuō)的基本粒子，而是類似于基本粒子的物理實(shí)體，從大量基本粒子的相互作用中產(chǎn)生，是一種“長(zhǎng)壽”的集體激發(fā)態(tài)。準(zhǔn)粒子的概念由蘇聯(lián)物理學(xué)家列夫·朗道于1941年提出，比如超導(dǎo)中的玻戈留玻夫準(zhǔn)粒子、半導(dǎo)體中的激子以及聲子等。
研究人員指出，從準(zhǔn)粒子的角度研究一些集體現(xiàn)象，可深入了解各種物理環(huán)境，尤其是超導(dǎo)和超流體，比如科學(xué)家此前在石墨烯內(nèi)發(fā)現(xiàn)的狄拉克準(zhǔn)粒子。但迄今為止，準(zhǔn)粒子的觀測(cè)和應(yīng)用僅限于量子物理學(xué)，因?yàn)樵诮?jīng)典凝聚態(tài)物質(zhì)中，粒子之間的碰撞太高，使長(zhǎng)時(shí)間的類粒子激發(fā)幾乎無(wú)法獲得。
但在最新研究中，韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所軟物質(zhì)和活物質(zhì)中心的科學(xué)家挑戰(zhàn)了準(zhǔn)粒子只屬于量子物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)觀點(diǎn)。他們研究了一個(gè)由微小顆粒組成的經(jīng)典系統(tǒng)，該系統(tǒng)由薄微流體通道中的黏性流驅(qū)動(dòng)。當(dāng)粒子被黏性流拖曳時(shí)，它們會(huì)擾動(dòng)周圍的流線，從而相互施加流體動(dòng)力。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些作用范圍比較長(zhǎng)的力使粒子“成雙成對(duì)”。而大量成對(duì)耦合的粒子暗示，這些是系統(tǒng)內(nèi)的準(zhǔn)粒子。當(dāng)研究人員模擬了一個(gè)由數(shù)千個(gè)粒子組成的大型二維晶體并檢查其運(yùn)動(dòng)時(shí)，證明了上述假設(shè)是正確的。
研究人員解釋道，這項(xiàng)工作首次證明，基本量子物質(zhì)概念特別是準(zhǔn)粒子，可幫助理解經(jīng)典耗散系統(tǒng)的多體物理學(xué)。而且，這些發(fā)現(xiàn)表明，迄今為止僅在量子系統(tǒng)內(nèi)測(cè)量到的其他集體現(xiàn)象可能會(huì)在各種經(jīng)典耗散環(huán)境中被揭示。
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