转载 | 物理学家创造奇异量子新相——分数费米海

奥地利因斯布鲁克大学的研究团队在量子物理学领域取得重要理论进展，创造出一种被称为”分数费米海”（Fractional Fermi Sea）的奇异量子新相。这一发现为探索超越传统平衡态范式的量子物质开辟了新途径。

在极低温度下，量子粒子通常遵循严格的排列规则。费米子会整齐地堆叠到可用的能量状态中，形成所谓的”费米海”。但研究团队提出一个有趣的问题：如果迫使相互作用的原子不断在极端条件之间循环——从强烈排斥平滑过渡到强烈吸引——会发生什么？

研究团队利用限制在一维空间中的超冷铯原子，反复改变粒子间相互作用的强度，结果发现原子被驱动出正常基态，进入一种高度激发但组织异常有序的构型。这种新状态被称为”分数”费米海，因为粒子似乎遵循一种降级的占据规则。

该状态表现出几个不寻常的特征。粒子间的数学关联显示出明显的波纹（即弗里德尔振荡），以及所有排斥相互作用水平上的独特衰减行为。最重要的是，该状态的性质超出了著名的托马加-柳田液体理论（一维量子物质的标准描述）的预测范围。

“这种状态高度激发，但并非随机，”研究团队负责人Hanns-Christoph Nägerl教授解释道，”它具有一种隐藏的秩序，在其关联性中变得可见。”他甚至开玩笑说，不确定该给这些新准粒子取什么名字，也许是”超级费米子”？

这些独特的信号标志着一种全新且奇异的临界相的存在。该发现为利用冷原子模拟器研究普适量子行为提供了全新途径，展示了量子模拟在超越已知模型、创造和探测突破现有范式的新状态方面的巨大潜力。相关的实验验证论文目前正在同行评审中。

来源：ScienceDaily – Physicists Create a Strange New Quantum State Called a Fractional Fermi Sea