MIT科學家首次觀測到原子氣體具有強磁性

2020-12-01 科學網
MIT科學家首次觀測到原子氣體具有強磁性
此發現如經證實,將改寫物理教科書中關於磁性理論的描述

 

美國麻省理工學院(MIT)9月17日發布新聞公告稱,該校科學家第一次觀測到原子氣體具有強磁性,從而解答了長達數十年的學術爭論:氣體是否可以具有類似鐵或鎳磁體一樣的磁性。公告稱,此發現如經證實,將改寫現行的物理教科書。相關論文發表於9月18日的《科學》雜誌。

 

麻省理工學院的研究人員使用了鋰-6同位素。鋰-6含有3個質子、3個中子與3個電子,屬於費米子(半整數自旋粒子),具有與電子相似的特性,可用來模擬電子的行為。他們利用紅外線雷射束捕獲超冷鋰原子氣團,將其冷卻到僅比絕對零度高億分之十五開爾文。當逐漸增加原子間斥力時,研究人員觀察到的幾個現象表明氣體已經變得具有強磁性。原子氣團先是變大,然後突然收縮。當原子從陷阱中釋放時,它們突然急速擴張。這些現象與磁性相位轉換的理論預測完全一致。

 

關於費米子在氣態或液態情況下是否可能具有強磁性的問題,科學界已爭論了數十年,而麻省理工學院的這項研究則給出了一個確切答案。該校物理學教授、研究小組負責人凱特勒表示,這一發現十分重要,將推進人們對磁性這一物理現象的了解。而磁性材料對於數據存儲、納米技術和醫療診斷都具有十分重要的應用價值。

 

公告稱,如果此發現得到證實,將改寫物理教科書中關於磁性理論的描述,說明費米子氣體不需要晶狀結構即可具有強磁性。麻省理工學院物理學教授、另一位研究負責人斯科特·普理察指出:「我們的證據很具有說服力,但要完全證實(氣體具有強磁性)並不是一件輕而易舉的事。我們沒能觀測到原子指向區域的情況。這些原子開始形成分子,可能會沒有足夠的時間調整自己。」

 

公告稱,該研究小組已開始使用新技術進行進一步觀察。

 

 

 

 

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