科學家首次觀測到原子氣體具有強磁性
發(fā)表時間:2009-11-18 文章來源:
美國麻省理工學院9月17日發(fā)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(shù)十年的學術(shù)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(fā)現(xiàn)如經(jīng)證實,將改寫現(xiàn)行的物理教科書。
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(zhì)子、3個中子與3個電子,屬于費米子(半整數(shù)自旋粒子),具有與電子相似的特性,可用來模擬電子的行為。他們利用紅外線激光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(xiàn)象表明氣體已經(jīng)變得具有強磁性。原子氣團先是變大,然后突然收縮。當原子從陷阱中釋放時,它們突然急速擴張。這些現(xiàn)象與磁性相位轉(zhuǎn)換的理論預(yù)測完全一致。
關(guān)于費米子在氣態(tài)或液態(tài)情況下是否可能具有強磁性的問題,科學界已爭論了數(shù)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(fā)現(xiàn)十分重要,將推進人們對磁性這一物理現(xiàn)象的了解。而磁性材料對于數(shù)據(jù)存儲、納米技術(shù)和醫(yī)療診斷都具有十分重要的應(yīng)用價值。
公告稱,如果此發(fā)現(xiàn)得到證實,將改寫物理教科書中關(guān)于磁性理論的描述,說明費米子氣體不需要晶狀結(jié)構(gòu)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·普理查德指出:“我們的證據(jù)很具有說服力,但要完全證實(氣體具有強磁性)并不是一件輕而易舉的事。我們沒能觀測到原子指向區(qū)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(diào)整自己。”
公告稱,該研究小組已開始使用新技術(shù)進行進一步觀察。
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