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神奇的量子液滴!世界上最稀薄的液体,密度比空气小100万倍

 昵称30604781 2018-01-16

大千世界无奇不有,地球之最数不胜数,今天小编来和大家聊聊一种高科技产物,你可能听说过量子力学、量子通讯、量子计算机等带有量子属性的高新科技,但你听说过量子液滴吗?巴塞罗那的物理学家们最近制造出了一种比空气密度还要小100万倍的液体,是的你没听错,液体密度比气体密度小百万倍!究竟是怎么回事呢?

我们都知道一般的物质都是依靠原子和分子之间的作用力才结合在一起的,物质的三态都遵循这个规律,但是如果我们通过技术手段强行撤销原子和分子之间的作用力,那么物质会有什么变化呢?巴塞罗那的科学家们将钾原子置于激光晶格中,通过外界提供的能量控制光学谐振腔,剔除致密晶格中能态较高的钾原子,筛选出低能态的钾原子,温度较低较为稳定的原子会留在晶格中,温度较高不稳定的原子则会跳出结构外,通过这种降温方式将钾原子逼近绝对零度。

在接近绝对零度状态下的钾原子会呈现出特殊的形态——玻色-爱因斯坦凝聚态,科学家发现在这个状态下,钾原子会失去整体的性质,不存在原子之间的作用力,许多钾原子更像是一个粒子,具有统一的波函数和单一的量子态,这些钾原子都遵循量子力学的法则。

当把两组玻色-爱因斯坦凝聚态的钾原子混合在了一起,科学家发现它们竟然结合成了液滴,但是这种液滴之间不是依靠电磁力结合在一起的,而是依靠量子涨落结合在一起的。量子涨落可以在这种液滴的空间内随机产生,并且随机产生少量的能量,但这种能量会在短时间内消失,钾原子的玻色-爱因斯坦凝聚态就是依靠这种力在维持液滴的形态。

例如当原子之间的距离开始变远,然后被量子涨落收拢,然后又变远又收拢,持续维持这样一个过程,始终有一个力可以维持它们密度最小的形态存在,所以这种液滴的密度才会那么稀薄。科学家通过计算,证实了这种液滴的密度比空气密度小100万倍(science论文中的数据),所以就算当它放置在我们眼前,我们也无法直接观察到它的存在,还需要借助仪器才行。至于它的用途么,还需要人类逐渐开发了!

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