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    物理专业幸福了:新型非平衡多体物理实验台

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      普朗克

      电子在物质中的行为通常很难预测。新的见解来自于由ETH物理学家领导一个研究小组所做的实验和模拟,他们研究了一个一维量子线的电子传输特性,其中包含一个介观晶格。例如材料是否为金属或绝缘体取决于一系列微观细节,包括电子之间相互作用的强度、杂质的存在以及电荷载体能够传播的维数。这种复杂性使得对固态系统中电子特性的预测具有很高的挑战性。

      物理专业幸福了:新型非平衡多体物理实验台

      在一维的周期势中,由一个Toblerone bar的痕迹表示,如果恰好有两个电子(图中是成对的gummy bears),就没有自由的电子流,因为泡利不相容原理。令人惊讶的是一种类似的绝缘行为可以用超古老的费米原子相互吸引,从而形成一种所谓的润滑油液体。图片版权:Esslinger group/ETH Zurich

      当它们通过一个周期的势能,例如在晶体中,理解材料中电子的行为会变得更加困难。然后像超流性这样的现象,与大量的电导有关,可以与把材料变成绝缘体的干扰效应竞争。马丁Lebrat和同事Tilman默尔在苏黎世ETH量子电子学研究所合作者日内瓦和洛桑联邦理工(EPFL)已经解决这个问题,通过执行实验完全干净的人工材料,可以控制的精度和灵活性。他们在《物理评论X》上发表的一篇论文中指出,使用激光来制造短的一维晶格结构,连接到两个超级锂-6原子的储层。

      在这个装置中可以测量导线的电导,同时对所有相关的参数进行精确的控制,包括晶格的长度和高度,以及通过它传输的粒子之间的相互作用。在实验中观察到一个带有弱相互作用的带绝缘的相位的出现。当他们从弱到强的吸引力进行调整时,发现这种绝缘状态持续存在,暗示着一种所谓的lutheremery液体的存在,这是一个在1974年被预测的原始阶段,它是结构一维特征的独特之处。

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      图中是使用激光让原子形成一线,流动可以被投射一个可变数量的光障碍,聚焦在与显微镜目标的线上。图片版权:Esslinger group/ETH Zurich

      实验工作得到了模拟的支持,综合了这些结果,证明了冷原子器件的相互作用和量子干涉的同时控制。这不仅是一种有趣的观点来探索电子穿过材料的行为,Lebrat和同事提供的灵活性也意味着可以利用电子系统中不可用的新功能来设计复杂结构。

      博科园-科学科普|参考期刊:物理评论X|来自:苏黎世联邦理工学院

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      拉格朗日
      浩瀚宇宙,值得探究~
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