量子液体加热后变成固体

固体可以通过加热熔化,但在量子世界中也可以相反:在奥地利因斯布鲁克的FrancescaFerlaino领导的实验团队和丹麦奥尔胡斯的ThomasPohl领导的理论团队的共同努力下,显示量子液体如何通过加热形成超固体结构。科学家们获得了有限温度下超固体的第一相图。

超固体是一个相对较新且令人兴奋的研究领域。它们同时表现出固体和超流体特性。2019年,三个研究小组首次在超冷量子气体中毫无疑问地证明了这种状态,其中包括因斯布鲁克大学实验物理系的FrancescaFerlaino领导的研究小组和ÖAW量子光学研究所和因斯布鲁克的量子信息(IQOQI)。

2021年,FrancescaFerlaino的团队详细研究了镝原子偶极气体中超固态的生命周期。他们观察到一些意想不到的事情:“我们的数据表明,温度升高会促进超固体结构的形成,”FrancescaFerlaino团队的ClaudiaPoliti回忆道。“这种令人惊讶的行为是对理论的重要推动,该理论以前很少关注这种情况下的热波动。”

因斯布鲁克的科学家与ThomasPohl领导的丹麦理论小组联手探索热波动的影响。他们开发并在NatureCommunications上发表了一个理论模型,该模型可以解释实验结果并强调加热量子液体可以导致量子晶体形成的论点。理论模型表明,随着温度升高,这些结构更容易形成。

FrancescaFerlaino说:“有了新模型,我们现在第一次有了一个相图,显示了超固态的形成与温度的关系。”“这种令人惊讶的行为与我们的日常观察相矛盾,它源于镝的强磁性原子的偶极-偶极相互作用的各向异性。”