物理學家遠程創造出第五種物質狀態

2021-01-09 科技報告與資訊

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

蘇塞克斯大學量子系統與器件實驗室的Amruta Gadge博士在距離實驗室兩英裡遠的家裡遠程成功地創造了一個玻色-愛因斯坦凝結體(Bose-Einstein Condensate,簡稱BEC)。據了解,這是第一次在沒有BEC的實驗室中遠程創建BEC。

研究團隊認為,這項成果可以為在太空等難以接近的環境中操作量子技術提供藍本。

蘇塞克斯大學實驗物理學教授Peter Krüger說:"這種遠程量子技術還有更廣泛的影響。增強遠程實驗室控制能力對於在太空、地下、潛艇或極端氣候等難以接近的環境中操作量子技術的研究應用具有重要意義。"

一個BEC由數十萬個原子組成的雲團,被冷卻到比冰點低十幾億倍的納米開爾文溫度。在這一點上,這些原子具有不同的特性,並作為一個量子物體一起行動。這個量子物體具有特殊的特性,可以感知到非常低的磁場。

Krüger教授說:"我們使用雷射和無線電波冷卻的多個精心計時的步驟,在這些超低溫度下製備出的銣氣。這就需要在實驗室裡警惕地監測環境條件的基礎上,通過計算機精確地控制雷射、磁鐵和微晶片中的電流,而沒人能夠親臨現場檢查。"

量子系統和器件組在過去的九個月裡,一直在努力讓第二個實驗室與BEC持續運行,作為一個更廣泛的項目的一部分,開發一種新型的磁顯微鏡和其他量子傳感器。

該研究小組利用原子氣體作為磁傳感器接近各種物體,包括新型先進材料、細胞中的離子通道和人腦等。

捕獲的冷量子氣體被控制,可以製造出極其精確的傳感器,是檢測和研究新材料、幾何結構和器件的理想選擇。

研究團隊正在開發他們的傳感器,將應用於許多領域,包括電動汽車電池、觸控螢幕、太陽能電池和腦部成像等醫學進步領域。

蘇塞克斯大學量子物理與技術研究所研究員Gadge博士在她的家中進行了複雜的計算,然後通過遠程訪問實驗室的電腦,進行優化和運行序列。

她說:"我們已經好幾個星期沒能進入實驗室。但我們決心要繼續進行研究,所以我們一直在探索遠程運行實驗的新方法。這是一個巨大的團隊努力的結果。這個過程比我在實驗室裡的時候慢了很多,因為實驗不穩定,每次運行之間要給10-15分鐘的冷卻時間。這顯然不如手工做的效率高,也更費力,因為我無法像在實驗室工作時那樣進行系統的掃描或修復不穩定的情況。「

相關焦點

  • 疫情隔離,物理學家用量子技術遠程製造出第五種物質狀態
    來源:新浪科技Amruta Gadge博士的家距離蘇塞克斯大學的實驗室約3公裡,目前她只能居家工作,可以在她的屏幕上看到玻色-愛因斯坦凝聚的圖像新浪科技訊 北京時間5月26日消息,據國外媒體報導,在新冠病毒疫情隔離期間,英國一位物理學家在自家客廳利用量子技術遠程控制實驗室設備,製造出了第五種物質狀態。
  • 空間站創造出奇異「物質第五態」
    參考消息網6月13日報導外媒披露,宇宙中最冷的地方之一——國際空間站上的一臺設備——創造出奇異的物質第五態。據英國《新科學家》周刊6月11日報導,冷原子實驗室(CAL)於2018年被發射到國際空間站,用於研究一種奇特的物質狀態,名為玻色-愛因斯坦凝聚態(BEC)。
  • 本月是科學家們首次製造出第五種物質狀態的25年!
    本月是科學家們首次製造出第五種物質狀態的25年,它具有與固體、液體、氣體和等離子體完全不同的特性。這項成就獲得了諾貝爾獎,改變了物理學。宇航局的冷原子實驗室成為第一個在地球軌道上產生第五種物質狀態的設施,稱為玻色-愛因斯坦凝聚體(BEC)。作為國際空間站的基礎物理設施,冷原子實驗室將原子冷卻到超冷的溫度,以便以地球上不可能的方式研究它們的基本物理性質。現在,任務小組報告了這個獨特的實驗室建立和運行的細節,以及他們朝著利用微重力照亮量子世界新特徵這一長期目標的進展。不管你知不知道,量子科學每天都在影響著我們的生活。
  • 科學家首次在國際空間站上創造出第五種物質狀態,愛因斯坦再成功
    6月11日,國際空間站的科學家創造了一個前所未有的科學大發現原子在這一點上成為一個具有量子屬性的單一實體,其中每個粒子也作為一個物質波。像暗物質一樣,玻色-愛因斯坦凝聚體在物理學界一直是謎一樣的存在,無數物理學家心嚮往之,卻屢屢碰壁。科學家聲稱玻色-愛因斯坦凝聚體掌握著像暗物質這樣神秘現象的關鍵鑰匙,這種看不見的力量被認為是宇宙快速膨脹的原因。
  • 稀有而極端的第六種物質狀態
    如果用足夠的能量轟擊原子,把它的電子踢開,就能創造出電離等離子體,這是物質的第四種狀態。(詳見《神秘而強大的第四種物質狀態》。)但是,除了最常見的三態,以及這種高能的電離等離子體之外,當物質處於極低溫的狀態下,比如接近絕對零度的時候,兩類粒子——玻色子與費米子也能以各自獨特的方式凝聚,從而創造出第五種和第六種物質狀態,它們分別被稱為玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)和費米凝聚
  • 為什麼物理學家不斷發現物質的新狀態?
    當然了,如果你還記得一點高中時的科學知識,你可能會想起物質的第四種狀態:「等離子體」。如果你關注科學新聞,你可能還聽說過另一種「玻色-愛因斯坦凝聚態」,物質的第五種狀態。 但是,簡併物質呢?拓撲超導體?時間晶體?是的,這些都是物質的合法狀態(或階段;這些術語是可以互換的),儘管我們在日常生活中是不會遇到這些狀態的。
  • 國際空間站首次創造出「物質的第五態」,量子世界探索新路徑
    25 年前,人類首次創造出物質的第五態——玻色-愛因斯坦凝聚態(Bose-Einstein condensate,BEC)。 由此,這一量子態便成為了量子物理學研究的重要工具。
  • 人類首次遠程製作玻色-愛因斯坦凝聚態物質
    ,製造出了第五種物質狀態。Amruta Gadge博士是英國蘇塞克斯大學數學與物理科學學院的物理學家,她製造的是名為「玻色-愛因斯坦凝聚」(Bose-Einstein Condensate,簡稱BEC)的物質狀態。這是玻色子原子在冷卻到接近絕對零度所呈現出的一種氣態的、超流性的物質狀態。在這種狀態下,極低溫的原子聚集在一起,表現得如同一個單一的實體。
  • 國際空間站首次創造出「物質的第五態」,量子世界探索新路徑
    25 年前,人類首次創造出物質的第五態25 年後,科學家們在國際空間站中再次創造出 BEC,並在國際空間站中進行試驗研究,首批研究結果已在《Nature》發表,題為「Observation of Bose–Einstein condensates in an Earth-orbiting research lab」。
  • 科學家創造出第5狀態物質,無限接近絕對零度,甚至能凍結光線
    科學家創造出第5狀態物質,無限接近絕對零度,甚至能凍結光線在我們的宇宙中,物質的常見狀態有3種,第一種就是液態,就像是水,第二種就是固態,就像是巖石,第三種就是氣態。這三種狀態都可能在同一種物質上呈現,除此之外,還有第四種狀態就是火焰的離子態。
  • 科學家首次在太空中創造出物質「第五態」 只需6分鐘失重飛行
    科學家首次在太空中創造出物質「第五態」 只需6分鐘失重飛行  Winnie Lee • 2018-10-18 18:21:
  • 太空人首次在國際空間站創造了物質「第五態」
    據報導,近日國際空間站上的太空人創造了一種罕見的物質狀態——一種在地球上不能長時間存在的狀態。 發表在《自然》雜誌上的一項新研究表明,科學家們利用一個名為冷原子實驗室(CAL)的小型設備製造了罕見的玻色-愛因斯坦凝聚態(BECs),也被稱為物質的第五態。 CAL能夠將真空中的原子冷卻到絕對零度以上100億分之一的溫度——比星際空間的溫度還要低。
  • 國際空間站創造出新奇物質第五態:探索量子世界
    氣態銣原子的速度分布數據,證實了1995年發現的玻色-愛因斯坦凝聚在一項新研究中,科學家在國際空間站獨特的微重力環境下製造了一種新奇的物質狀態在日常生活中,物質通常呈現為4種狀態,分別是氣態、液態、固態和等離子態。然而,物質還有第5種狀態——玻色-愛因斯坦凝聚態(Bose-Einstein condensates,簡稱BECs)。這是由愛因斯坦與薩特延德拉·納特·玻色在1924年預測,並由沃爾夫岡·克特勒、埃裡克·康奈爾及卡爾·威曼所領導的團隊,在1995年首先通過實驗製造出來的物質狀態。
  • 有哪8種物質狀態?
    在學校裡我們可能學到最多的是固體,液體和氣體,因為學校只給我們生活中最好理解的三種物質狀態,如果只是知道這些,你會錯過其他五個有趣的物質形態!現在我們普遍認為有多達8個物質形態,隨著科學的進步,這個數字還會逐漸增加。
  • 研究人員首次成功用「第五種物質形態」製造出新型超導體
    現在,東京大學的工程師們首次成功地從一種被稱為「玻色-愛因斯坦凝聚態」(BEC)的物質狀態中製造出了超導體。玻色-愛因斯坦凝聚態有時被稱為第五種物質形態,僅次於人們熟知的固體、液體、氣體和等離子體,它是將玻色子氣體冷卻到幾乎最冷的溫度時發生的。
  • 第五種基本力被發現了?物理學家正在努力
    現在,物理學家在氦原子中發現了第五種力的證據。這也不是第一次有研究人員聲稱,找到了第五種力。幾年前,在鈹同位素的衰變過程中,正是現在這隻團隊看到了與作用在氦原子核內部相同的神秘力量——承載這種相互作用的粒子,被他們稱之為X17。如果得到證實,不僅可以發現新的粒子,完善宇宙中基本力的機制,還可以幫助科學家們一勞永逸地解決暗物質問題。
  • 物理學家利用量子規則創造出一種新型晶體
    科學家們利用雷射將鋰原子限制在真空室內的一個區域內,創造了一種基於泡利不相容原理的新型晶體。蘇黎世理工學院的量子物理學家蒂爾曼·埃斯林格(Tilman Esslinger)說:「它教會了我們物理是多麼美好。」 實驗表明,在物理導論課上講授的一項基本原理仍有新的現象需要觀察。 「如果我寫一本教科書,」埃斯林格說,「我會把它(實驗)放進去。」
  • 匈牙利物理學家宣稱發現宇宙第五種基本力
    現在,物理學家宣稱發現氦原子中的第五種物理力量的運作。這不是研究人員首次宣稱發現這種物理力量。因此,所有的跡象都指出這種玻色子是第五種基本力的攜帶者。不過,找到新的粒子在物理界一向是大事件,需要經過許多審查及多次重複的實驗。然而,克拉斯納霍凱博士及其團隊過去幾年始終持續進行相關的研究。他們從2016 年的發現之後,將焦點從鈹-8 的衰退轉成激發態氦原子的狀態轉變。
  • 科學家在自家客廳生成物質第五態
    一位物理學家坐在距離實驗室兩英裡的自家客廳裡,通過操縱實驗室的電腦,控制實驗室設備生成了物質第五態。這幅圖像顯示的是銣原子速度的分布,它證實了玻色-愛因斯坦凝聚的存在。氣態、固態、液態和等離子態是物質的基本四態,英國薩塞克斯大學(University of Sussex)量子物理研究員加奇(Amruta Gadge)連線量子系統和設備實驗室,成功造出了玻色冷凝物。薩塞克斯實驗物理教授克魯格(Peter Kruger)說:「我們認為這可能是第一次遠程造出這種物質形態。」研究組說,這對未來在遠程太空環境中操控量子技術奠定基礎。
  • 人類在太空製造出「物質第五態」,科學家:有望揭開暗能量之謎!
    近日,在國際空間站上進行的一項研究顯示,科學家們首次觀測到太空中物質的第五態,即玻色–愛因斯坦凝聚(Bose–Einstein condensate,簡稱:BEC),這一前所未有的發現可能有助於解決量子宇宙中最棘手的難題——暗能量之謎。