Fahrenheit -459:实验室中的中子星和弦理论

达勒姆,N.C.— Using lasers to contain some ultra-chilled atoms, a team of scientists has measured the viscosity or stickiness of a gas often considered to be 第六次物质. The measurements verify that this gas can be used as a “scale model”异乎寻常的物质,如超高温超导体,中子恒星的核物质,甚至在大爆炸后创造了微秒。

结果还可以在将来允许串理论的实验测试。

公爵物理学家John Thomas使用锂 - 6原子的超冷Fermi气体捕获在由激光灯制成的毫米尺寸的碗中进行粘度测量。当冷却并放置在正确尺寸的磁场内时,原子与量子力学的规律一样强烈地相互作用。这种强烈的互动气体展品“非凡的属性,”托马斯说,如几乎无摩擦的流体流动。

团队’据报告显示在12月10日问题 科学.

在超冷条件下,气体的性质由通用尺寸或自然长度尺度确定,就像建筑师的规模一样’绘图。原子气的标尺是原子之间的平均间隔。根据量子物理学,这种间距决定了所有其他自然尺度,例如能量,温度和粘度的规模,使超冷气体成为其他异乎寻常的尺度模型。托马斯说,他和其他人已经将气体验证为温度等性质的通用规模模型,但这是他们第一次’ve测试了粘度的缩放,这恰好现在对科学家特别感兴趣。

托马斯首先测量了几亿岁的海塞文的气体粘度,或
-459华氏度。关闭限制气体的陷阱,然后重新填充它导致费米气体的半径振动。称为呼吸模式的振荡类似于果冻的摇晃。振动持续越长,粘度越低。在略高的温度下,百万学位Kelvin,研究人员在从陷阱释放后观察到气体从雪茄形状变为薄煎饼的速度。形状较慢的变化具有更高的粘度。

这些结果是“对凝聚物物理和高温超导性极其重要,”芝加哥大学理论家的Kathy Levin表示,他没有参与该研究。她说,费米气体的粘度类似于超流体的电导率,其无阻力流动。这“perfect fluidity”在冷凝物世界中也观察到,特别是用于制造高温超导体的材料。新数据,特别是在较低的温度下,“似乎相当一致”莱文表示,通过预测超导体如何流动。

作为规模模型的费米气体对于研究科学家可以的宇宙的元素也很重要’杜克物理学家Berndt Mueller表示,在实验室中的探针。甚至是一个非常小的中子星块,一个人死的星星’变成一个黑洞,将在地球上重组数十亿吨,过于密集的研究。然而,显示FERMI气体的通用性质的数据,让物理学家从锂-6原子间隔到这些恒星中中子之间的间隔计算。然后可以使用对费米气体的测量来确定这些恒星的天然能量和其他性质,这可以与理论者进行比较’预测。可以对夸克 - 胶质等离子体进行类似的计算,在大爆炸之后产生的物质状态只是微秒,并在诸如日内瓦的大型特罗龙撞机等粒子加速器中进行研究。

托马斯表示,新的结果还向使用String理论进行了实验洞察,该预测是与量子物理学的古典重力世界的数学构造。弦理论家提供了粘度或流体流向熵的比率,或者在强烈相互作用的系统中的比率提供了下限。新实验在费米气体中测量了两个性质,并显示了气体最小值在弦理论家中的四倍和五倍之间’ lower bound.

“测量不会直接测试字符串理论,”托马斯说,注意到一些警告–较低的界限是为爱因斯坦的高能量系统推导出来’■相对论理论至关重要,而费米气体实验则研究低能燃气。如果字符串理论家专门为费米天然气创建新的计算,科学家们将能够用大于桌面的设备进行精确的实验测试。



本新闻稿中的材料来自于始发的研究组织。可以为样式和长度编辑内容。有一个问题? 让我们知道.

订阅

每天早上有一封电子邮件,我们的最新帖子。从医学研究到空间新闻。环境的环境。技术物理学。

感谢您的订阅。

出问题了。

2思想“Fahrenheit -459:实验室中的中子星和弦理论”

  1. 虽然本文没有明确说明,但超冷的气体似乎是Bose-Einstein冷凝物(I,E。“第六次物质”)。这是正确的,还是它说它非常接近BEC?会振动或“jiggling”创建电磁波,如果是的话,属性是什么?遏制领域的大小或场中锂-6原子的数量是否会产生这种效果?

    • 不,这不是Bose-Einstein冷凝物。 Bose-einstein统计数据描述了磁共振,整数旋转的颗粒。 (0,+/- 1,+/- 2等)这是一个由费米化组成的费米气体(半整数旋转,+/- 1/2,+ / 1 3/2等) 。),使用Fermi-Dirac统计描述。虽然相似,有一些关键的区别–费米子受到保利排除原则的影响,并且不能在相同的量子状态,而玻色子可以。至于创建电磁波,粒子不会’t be doing so –它们已经在极冷的温度下,因此能量很少。场的大小和原子数量都应该效果粘度–改变这些东西中的任何一个会改变样品的数量密度(每单位体积的原子数),这在Fermi-Dirac和Bose-Einstein统计中起着关键作用。

评论被关闭。