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自然界许多现象在动态演化中证明了对称性，这有助于科学家更好地理解一个系统的内在机制。然而，在量子物理学中，这些对称性并不总是能得到。在超冷锂原子的实验室实验中，海德堡大学量子动力学中心的研究人员，首次证明了理论预测与经典对称性的偏差，其研究结果发表在《科学》上。在经典物理学中，理想气体的能量与施加压力成正比。这是尺度对称性的直接结果，同样的关系在任何尺度不变系统中都成立。 然而，在量子力学的世界里，量子粒子之间的相互作用可以变得如此强大，以至于这种经典的尺度对称性不再适用，该研究小组与物理研究所Selim Jochim教授的小组合作。在实验中，研究人员研究了锂原子超冷超流体气体的行为。当气体被移出平衡状态时，它开始以一种“呼吸”运动不断地膨胀和收缩。与经典粒子不同的是，这些量子粒子可以成对结合，因此，超流体被压缩得越紧，就越硬。 由主要作者普尼特·穆尔蒂博士和尼科罗·拉德沃博士领导的研究小组，观察到了这种偏离经典尺度对称性的现象，从而直接验证了这个系统的量子本质。这种效应使人们对石墨烯或超导体等具有类似性质的系统行为有更深入的了解，当被冷却到一定的临界温度以下时，就不会产生电阻。在低温条件下，具有接触相互作用的二维(2D)系统预计会表现出量子反常现象——在经典体系中描述这类系统的尺度定律被打破。 这些异常的特征在二维费米气体实际空间性质中得到了观察，但其影响远没有理论基础上预期的那么明显。Murthy等人研究了二维费米原子超流体的动量空间分布。他们首先对气体进行扰动，然后监测其原子的动量分布，在原子间强相互作用的情况下，动量分布明显偏离经典尺度。量子异常是由于某些经典理论量子化过程中出现的分歧而违反经典尺度对称性。 虽然它们在多体系统的量子场理论描述中发挥着重要作用，但对实验观测结果的影响却难以识别。在这项研究中，发现了一个独特表现量子异常动量空间动力学的二维(2D)费米超流体超冷原子。在强相互作用的情况下，超流体在呼吸模式周期中的一对动量分布表现出尺度破坏。研究发现，表征系统中长期相位关联的幂律指数被量子异常修正，强调了这种影响对二维超流体临界性质的影响。
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