天天觀速訊丨經(jīng)典系統(tǒng)內(nèi)首次觀察到“準粒子”
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韓國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)觀察到此前被認為僅出現(xiàn)于量子系統(tǒng)內(nèi)的“準粒子”，最新研究有助于科學(xué)家們進一步揭示經(jīng)典耗散系統(tǒng)的多體物理學(xué)。
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(chǎn)生，是一種“長壽”的集體激發(fā)態(tài)。準粒子的概念由蘇聯(lián)物理學(xué)家列夫·朗道于1941年提出，比如超導(dǎo)中的玻戈留玻夫準粒子、半導(dǎo)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(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)的狄拉克準粒子。但迄今為止，準粒子的觀測和應(yīng)用僅限于量子物理學(xué)，因為在經(jīng)典凝聚態(tài)物質(zhì)中，粒子之間的碰撞太高，使長時間的類粒子激發(fā)幾乎無法獲得。
但在最新研究中，韓國基礎(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)了準粒子只屬于量子物質(zhì)的標準觀點。他們研究了一個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。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(fā)現(xiàn)，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(tǒng)內(nèi)的準粒子。當研究人員模擬了一個由數(shù)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(shè)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(zhì)概念特別是準粒子，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)測量到的其他集體現(xiàn)象可能會在各種經(jīng)典耗散環(huán)境中被揭示。
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