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美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的三體原子束縛態(tài)
2012-07-06
中國科技網(wǎng)訊 據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)7月3日報道，美國堪薩斯州立大學(xué)的科學(xué)家在原子內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了一種新的三體原子束縛態(tài)，在這種狀態(tài)下，三個一模一樣的原子松散地依附在一起，這一量子態(tài)與以前發(fā)現(xiàn)的三體束縛態(tài)不同，其既存在于玻色子中又存在于費(fèi)米子中，因此，有助于科學(xué)家們更好地理解物質(zhì)及其組成。
目前，科學(xué)家們還沒有為該三體束縛態(tài)命名。該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、堪薩斯州立大學(xué)物理系的布瑞特·伊瑟瑞表示：“新束縛態(tài)非常特殊，因?yàn)榧词蛊湎嗷プ饔脤κ`兩個同類原子顯得力不從心——這兩個原子之間的相互斥力會試圖打破三個原子之間的結(jié)合，但其仍然能將三個原子束縛在一起。”研究發(fā)表在最近出版的《物理評論快報》雜志上。
這一量子態(tài)與束縛松散的葉菲莫夫三體束縛態(tài)比較類似。上世紀(jì)70年代初，蘇聯(lián)物理學(xué)家維塔利·葉菲莫夫首先預(yù)測了葉菲莫夫三體束縛態(tài)的存在，但直到35年后的2006年，科學(xué)家們才首次使用超冷的原子氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到了葉菲莫夫三體束縛態(tài)。
這些超冷原子氣體的溫度位于絕對零度以上十億分之一開氏度，這一溫度只存在于實(shí)驗(yàn)室中。伊瑟瑞表示，要想觀察到新的量子態(tài)，也必須使用同樣超冷的原子氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樾铝孔討B(tài)也只會在這一溫度下存在。
科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，葉菲莫夫三體束縛態(tài)僅僅出現(xiàn)在超冷的玻色子(指自旋為整數(shù)的微觀粒子)中，而新束縛態(tài)則既會出現(xiàn)在玻色子中也會出現(xiàn)在費(fèi)米子(指自旋為半整數(shù)的微觀粒子)中，所有物質(zhì)都可以歸納為這兩類粒子。
伊瑟瑞指出，新束縛態(tài)與葉菲莫夫三體束縛態(tài)的另一個不同之處在于，葉菲莫夫三體束縛態(tài)僅存在于短程相互作用中;而新束縛態(tài)則存在于短程相互作用與長程相互作用之間——短程和長程指粒子間發(fā)生有效相互作用的距離。伊瑟瑞說，在長程相互作用內(nèi)，粒子距離很遠(yuǎn)，不需要接觸就能發(fā)生相互作用并相互影響;而在短程相互作用內(nèi)，粒子必須非常接近。
科學(xué)家們表示，新量子態(tài)填補(bǔ)了三體系統(tǒng)和量子力學(xué)系統(tǒng)研究的空白，他們將繼續(xù)深入研究新的量子態(tài)并揭示較重的玻色子和較輕的費(fèi)米子混合物在這一量子態(tài)下的表現(xiàn)。
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