物質有(yǒu)了第六種形態??費米子凝聚態(tài) (2005-01-07)
發布時間:2007-12-04
作者:
來源:人民
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第六種物質形態誕生(shēng)
人類生存(cún)的世界,是一個物質的世界。過去,人們隻(zhī)知道物質有三態,即氣態、液態和固態。20世紀中期,科學家確(què)認物質有第(dì)四態(tài),即等離子體態(tài)(plasma)。1995年,美國標準技術研究院和(hé)美國科羅拉多大學的科(kē)學家組成的聯合研究(jiū)小組,首次創造出物(wù)質的第五態,即“玻色 ?愛因斯坦凝聚態”。為此,2001年度諾貝爾物理(lǐ)學獎授予了負責這項研(yán)究的三位科學家。 2004年1月29日,又是(shì)這個聯合(hé)研究小組宣布,他們創造出物質的第六種形(xíng)態???費米子凝聚態(fermionic condensate)。消息傳出,國際物(wù)理學界為之振奮。專家們認為(wéi),這一成(chéng)果為人類認識物質世(shì)界打開了又一扇大門,具(jù)有重大的理論和實踐意(yì)義,將成為年度(dù)重大(dà)科技成果之一(yī)。
研究(jiū)小組負責人德博(bó)拉?金今年30歲,2003年獲得美國麥克阿(ā)瑟基金會頒發的“大天才”獎。她表示(shì),這項成果有助於下一代超導(dǎo)體的誕生(shēng)。而下一代超導體技術可在電(diàn)能輸送、超導磁懸浮(fú)列車、超導計算機、地球物(wù)理勘探、生物(wù)磁學、高能物理研究等眾多領域和學科中大顯身手。
幾種物質形態的區別 通(tōng)常所見的物質是由分子、原子構成的。處於(yú)氣態的物質,其分子與(yǔ)分子之間距離很遠。而構成液態物質的分子彼此靠得很近(jìn),其密度要比氣態的(de)大得多。固態物質的構成元素是以(yǐ)原子狀態存在的,原子一個挨著一個,相互牽拉,這就是(shì)固體比(bǐ)液體(tǐ)硬的原因。
被激發的電離氣體達到一定(dìng)的電離度之後便處於導電狀態。電離氣體中每一帶電粒子的運動都會影響到(dào)其周圍帶電粒子(zǐ),同時也(yě)受到其他(tā)帶電粒子的約束。由於電離氣體內正負電荷數相等,這種氣體狀態被稱為等離子體態。
所謂玻色?愛因斯坦凝聚,是科學巨(jù)匠愛因斯坦在70年前預言的一種新(xīn)物態(tài)。這裏的“凝聚”與日常生活中的凝聚不同,它表示原來不同狀態的原子突然“凝聚”到同一狀態。玻色?愛因斯坦凝聚態物質(zhì)由成千上萬個具有單一量子態的超冷粒子的集(jí)合,其行(háng)為像一個超(chāo)級大原子,由玻(bō)色子構成。這一(yī)物質形態具有的奇特(tè)性質,在芯片技術、精密測量和納米技術等領域都有美好的應用前景。
費米子凝聚態是怎樣創造(zào)出來的 由於沒有任何兩個費米子能擁有相同的量子態,費米(mǐ)子的凝聚(jù)一直被認為不可能實現。去年(nián),物理學家找到了(le)一個克服以(yǐ)上障礙的方法,他們將費米子成對轉變成玻色子。費米子對(duì)起到了玻色子的作用,所以可讓氣體突然冷凝至玻色?愛因斯坦凝聚態。這一研究為創造費米子凝聚態鋪平了道路。
目前(qián),從事費米子凝聚態研究的科學家(jiā)們秉承著“大膽假設、小心求證”的科學精神,慎(shèn)重地向這塊未知的科(kē)學領域推進。