北京
“量子液滴”代表着两类不同粒子之间一种不太可能却强大的结合。
量子力学就是要解释我们现实中最离奇、最不可能出现的方面，包括我们可能甚至尚未知晓的奇异现象。如今，澳大利亚莫纳什大学的物理学家可能发现了一种全新量子物质，进一步加深了我们的理解。
在最近发表于《物理评论快报》的一篇论文中，该团队解释说，在适当条件下，两种根本不同类型的量子粒子可以形成“量子液滴”。这项研究提出了团队所称的一种“拟设”，并给出了在实验中寻找这些液滴的路线图。如果得到实验证实，这种液滴的预测特性可能有助于推动超高精度传感器和下一代量子计算机的发展。
“量子系统可以表现出在我们日常世界中看似不可能的行为，”莫纳什大学博士生萨姆·福斯特在一份声明中说。“我们已经证明，这两种截然不同的粒子可以完美地相互平衡，从而形成一种能有效维持自身稳定的液滴。”
自然界中的粒子
在粒子物理学中，微小粒子通常根据其量子自旋数被归类为费米子或玻色子。区分两者的一个简单方法是考虑粒子的主要功能。费米子，如质子或电子，是构成物质的“物质”粒子。而玻色子则包括光子等“载体”粒子，它们在费米子之间传递力。
这种新型量子液滴也是一种玻色-费米液滴——一种玻色子与费米子的奇特混合物，由于粒子间吸引拉力与费米子产生的压力之间达成了不可思议的平衡，它们能够保持稳定结合。据福斯特介绍，此前理论大多假定在类似系统中，粒子只能非常微弱地相互作用。然而，新的理论路线图表明，探索这些相互作用是可能的，并且由此产生的系统比预期的要稳定得多——也就是说，有可能在实验中重现这种液滴。
沿着线索追踪
尽管这篇论文属于理论研究，但团队强调，该方案“完全在现有实验可及的范围之内”。团队在论文中写道，量子实验室实验的最新进展已经成功展示了可用于制造量子液滴的特定超冷粒子装置。研究人员的计算还表明，在光与物质强耦合的量子系统中，也可能观察到类似现象。他们补充说，探索未知的量子态也很可能为一般意义上的量子相提供新见解。
“理解物质在极端量子条件下如何自行组织，为我们设计和控制量子系统提供了新工具，”福斯特说。“虽然这是基础研究，但诸如此类的发现往往成为未来量子技术的基础。”
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