偶極量子氣體渦旋觀測新法獲驗證

科技日報柏林11月1日電 （記者李山）近日，歐洲科研團隊成功開發出一種觀察偶極量子氣體中渦旋的新方法，並在奧地利因斯布魯克大學首次進行了實驗驗證。相關成果發表在近日的《自然·物理學》雜誌上。

量子化渦旋是超流體的一個典型特徵，已在多量子氣體實驗中觀察到。但是，在偶極量子氣體（一類以長程各向異性相互作用為特徵的超冷氣體）中出現渦旋的情況尚未見報道。“這很有趣，因為這樣的渦旋清楚地表明瞭量子氣體的無摩擦流動，即所謂的超流體。”負責該研究的奧地利因斯布魯克大學實驗物理研究所和奧地利科學院量子光學與量子信息研究所的弗朗西斯卡·費爾萊諾教授介紹説。

費爾萊諾團隊正在研究由強磁性元素鏑組成的量子氣體。這種原子強烈相互作用的偶極量子氣體尚未檢測到量子渦旋。研究人員為此開發了一種新方法，他們利用鏑的量子氣體的方向依賴性來攪拌氣體，鏑的原子表現得像許多小磁鐵一樣。研究人員對量子氣體施加磁場，使這種氣體從最初的圓形，通過磁致伸縮而變成橢圓形。

費爾萊諾教授團隊成員、論文第一作者勞瑞茲·克勞斯進一步解釋説：“通過旋轉磁場，我們可以旋轉量子氣體。如果磁場旋轉得足夠快，量子氣體中就會形成小渦旋。氣體試圖通過這種方式來平衡角動量。”如果旋轉速度足夠高，就會沿着磁場形成帶有渦旋的明顯條紋。這些是偶極量子氣體的一個特殊特性，現在已在因斯布魯克大學首次觀察到。

未來，這一新方法將用於研究超固體狀態中的超流體。新發現的超固體狀態在多大程度上實際上是超流體仍然是一個懸而未決的問題，而且迄今為止仍然很少有人探索。