#玻色爱因斯坦凝聚 #空间站 #量子力学
【科学家首次在空间站制造出玻色爱因斯坦凝聚】
加州理工的研究人员报告成功在国际空间站上产生玻色-爱因斯坦凝聚，并测量了相关特性。研究报告发表在《自然》期刊上。玻色-爱因斯坦凝聚是玻色子原子在冷却到接近绝对零度时所呈现出的一种物质状态。在这样的低温下，原子成为具有量子特性的单一实体。玻色-爱因斯坦凝聚横跨量子力学支配的微观世界和经典物理支配的宏观世界，因此有望提供关于量子力学的基本洞察，但是受重力作用影响，难以对其进行精准测量。
美国加州理工学院科学家罗伯特·汤普森及其同事为了克服这些限制，在国际空间站上启动并成功运行冷原子实验室。他们描述了在微重力条件下制备的玻色-爱因斯坦凝聚，并测量了它们与在地球上观测到的玻色-爱因斯坦凝聚之间的特性差异。
例如，前者的自由膨胀时间（在关闭陷阱后，原子盘旋并能被测量的时长）超过了1秒，而后者一般只有几十毫秒。可观测时间的延长，可以提高测量的精准度。此外，在微重力条件下，原子能被较弱的力捕捉，从而有可能达到较低的温度，此时奇异的量子效应就会变得愈加明显。
2018年7月，美国国家航空航天局喷气推进实验室开始利用冷原子实验室，尝试在国际空间站上制造极端低温。在仅比绝对零度高100纳开尔文的状态下，铷原子呈现玻色-爱因斯坦凝聚态，不过当时冷原子实验室尚处于调试阶段，未正式开启科研。现在最新的结果表明，太空实验室有益于未来研究超冷原子气体。（solidot）（科技日报）
【科学家首次在空间站制造出玻色爱因斯坦凝聚】
加州理工的研究人员报告成功在国际空间站上产生玻色-爱因斯坦凝聚，并测量了相关特性。研究报告发表在《自然》期刊上。玻色-爱因斯坦凝聚是玻色子原子在冷却到接近绝对零度时所呈现出的一种物质状态。在这样的低温下，原子成为具有量子特性的单一实体。玻色-爱因斯坦凝聚横跨量子力学支配的微观世界和经典物理支配的宏观世界，因此有望提供关于量子力学的基本洞察，但是受重力作用影响，难以对其进行精准测量。
美国加州理工学院科学家罗伯特·汤普森及其同事为了克服这些限制，在国际空间站上启动并成功运行冷原子实验室。他们描述了在微重力条件下制备的玻色-爱因斯坦凝聚，并测量了它们与在地球上观测到的玻色-爱因斯坦凝聚之间的特性差异。
例如，前者的自由膨胀时间（在关闭陷阱后，原子盘旋并能被测量的时长）超过了1秒，而后者一般只有几十毫秒。可观测时间的延长，可以提高测量的精准度。此外，在微重力条件下，原子能被较弱的力捕捉，从而有可能达到较低的温度，此时奇异的量子效应就会变得愈加明显。
2018年7月，美国国家航空航天局喷气推进实验室开始利用冷原子实验室，尝试在国际空间站上制造极端低温。在仅比绝对零度高100纳开尔文的状态下，铷原子呈现玻色-爱因斯坦凝聚态，不过当时冷原子实验室尚处于调试阶段，未正式开启科研。现在最新的结果表明，太空实验室有益于未来研究超冷原子气体。（solidot）（科技日报）
#量子力学 #实数
【中国科大首次实验排除实数形式的标准量子力学】
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、朱晓波等和西班牙塞维利亚大学Cabello教授合作，利用超高精度超导量子线路实现确定性纠缠交换，以超过43个标准差的实验精度证明了实数无法完整描述标准量子力学，确立了复数的客观实在性。相关研究成果近日以“编辑推荐”的形式发表在《物理学评论快报》上。美国物理学会Physics网站和《自然》杂志分别邀请国际专家撰写了相关Viewpoint和News & Views评论文章。
物理学家使用数学来描述自然规律。在经典物理学中，人们只用实数就可以写出所有定律，而复数仅仅作为一个方便的计算工具被主观引入。随着量子力学诞生，复数逐渐表现出某种直觉上的不可排除性：理论上，作为量子力学基石的薛定谔方程和海森堡对易关系其本身就是依赖于复数写出的；实验上，人们直接测量到了波函数的实部与虚部。这说明复数可能不是一个主观引入的计算符号，而是可以实验检测的物理实在。
量子物理是否确实必须使用复数，是一个长期的基础性问题。近期，奥地利、西班牙和瑞士等国家组成的科学家团队提出一种利用确定性纠缠交换验证复数必要性的贝尔不等式类型的检验方法。遵守实数形式量子物理的参与者不能获得标准量子理论中允许的界限，从而排除以实数形式描述标准量子力学的可能性。潘建伟团队基于自主设计研发的超导量子线路和高精度量子操控技术，在世界上首次完成了该实验。在这个理论框架下，实数形式的界限为7.66，而实验测试结果为8.09，超过判据43个标准差。实验结论支持量子物理需要使用复数。
该论文的第一作者为陈明城、王粲和刘丰铭。该研究得到了自然科学基金委、中科院、科技部、教育部、安徽省等的支持。
文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.040403
美国物理学会APS网站报道：https://physics.aps.org/articles/v15/7
《自然》相关评述文章：https://www.nature.com/articles/d41586-021-03678-x
ScienceNews报道：https://www.sciencenews.org/article/quantum-physics-imaginary-numbers-math-reality
(中国科技大学)
【中国科大首次实验排除实数形式的标准量子力学】
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、朱晓波等和西班牙塞维利亚大学Cabello教授合作，利用超高精度超导量子线路实现确定性纠缠交换，以超过43个标准差的实验精度证明了实数无法完整描述标准量子力学，确立了复数的客观实在性。相关研究成果近日以“编辑推荐”的形式发表在《物理学评论快报》上。美国物理学会Physics网站和《自然》杂志分别邀请国际专家撰写了相关Viewpoint和News & Views评论文章。
物理学家使用数学来描述自然规律。在经典物理学中，人们只用实数就可以写出所有定律，而复数仅仅作为一个方便的计算工具被主观引入。随着量子力学诞生，复数逐渐表现出某种直觉上的不可排除性：理论上，作为量子力学基石的薛定谔方程和海森堡对易关系其本身就是依赖于复数写出的；实验上，人们直接测量到了波函数的实部与虚部。这说明复数可能不是一个主观引入的计算符号，而是可以实验检测的物理实在。
量子物理是否确实必须使用复数，是一个长期的基础性问题。近期，奥地利、西班牙和瑞士等国家组成的科学家团队提出一种利用确定性纠缠交换验证复数必要性的贝尔不等式类型的检验方法。遵守实数形式量子物理的参与者不能获得标准量子理论中允许的界限，从而排除以实数形式描述标准量子力学的可能性。潘建伟团队基于自主设计研发的超导量子线路和高精度量子操控技术，在世界上首次完成了该实验。在这个理论框架下，实数形式的界限为7.66，而实验测试结果为8.09，超过判据43个标准差。实验结论支持量子物理需要使用复数。
该论文的第一作者为陈明城、王粲和刘丰铭。该研究得到了自然科学基金委、中科院、科技部、教育部、安徽省等的支持。
文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.040403
美国物理学会APS网站报道：https://physics.aps.org/articles/v15/7
《自然》相关评述文章：https://www.nature.com/articles/d41586-021-03678-x
ScienceNews报道：https://www.sciencenews.org/article/quantum-physics-imaginary-numbers-math-reality
(中国科技大学)
#量子力学 #熵波 #第二声 #科研
【科学家首次观测到费米超流中的熵波临界发散】
热是怎么传播的？通常是通过扩散，即从近到远温度逐渐降低。然而，在某些情况下它也可能以波动的形式传播，很像声波。因此，这种现象被称为第二声，相对的普通声波被称为第一声。第二声不会出现在普通物质中，只会出现在某些特殊的物质中，例如超流的氦。超流就是粘滞性变成0的流体，是一种 #宏观量子现象。例如，装在一个开口杯子中的超流体可以自发地爬出来。又如普通的液体中如果产生一个旋涡，它会逐渐消失，而超流体中的旋涡却不会衰减，会永远存在下去。通过在液氦中测量第二声及其相关的热输运现象，人们建立了一个普适的理论，叫做动力学标度理论（dynamical scaling theory）。这个理论对许多量子体系的相变都有重要的指导意义，例如高温超导，因为这个理论指出许多不同体系的相变过程都遵从相同的某些普适函数。然而，在液氦中很难把这些普适函数测准，因为它的临界区域很窄，操控性也很有限。通过液氦人们发现了第二声这种现象，但难以深入。
中国科学技术大学潘建伟、姚星灿、陈宇翱等与澳大利亚科学家胡辉合作，首次在处于强相互作用（幺正）极限下的费米超流体中观测到了熵波衰减的临界发散行为，揭示了该体系存在着一个可观的相变临界区，并获得了热导率与粘滞系数等重要的输运系数。该项工作为理解强相互作用费米体系的量子输运现象提供了重要实验信息，是利用量子模拟解决重要物理问题的一个范例。
2月4日，该成果以长文形式发表在国际学术期刊《科学》（Science）上。《科学》杂志审稿人对该工作给予高度评价，称该项工作“展示了令人惊叹的，实验的杰作”，“这是一篇极为出色的论文”，“该工作有望成为量子模拟领域的一项里程碑”。
内详👉(中国科学院)(中国科技大学)(Science)
【科学家首次观测到费米超流中的熵波临界发散】
热是怎么传播的？通常是通过扩散，即从近到远温度逐渐降低。然而，在某些情况下它也可能以波动的形式传播，很像声波。因此，这种现象被称为第二声，相对的普通声波被称为第一声。第二声不会出现在普通物质中，只会出现在某些特殊的物质中，例如超流的氦。超流就是粘滞性变成0的流体，是一种 #宏观量子现象。例如，装在一个开口杯子中的超流体可以自发地爬出来。又如普通的液体中如果产生一个旋涡，它会逐渐消失，而超流体中的旋涡却不会衰减，会永远存在下去。通过在液氦中测量第二声及其相关的热输运现象，人们建立了一个普适的理论，叫做动力学标度理论（dynamical scaling theory）。这个理论对许多量子体系的相变都有重要的指导意义，例如高温超导，因为这个理论指出许多不同体系的相变过程都遵从相同的某些普适函数。然而，在液氦中很难把这些普适函数测准，因为它的临界区域很窄，操控性也很有限。通过液氦人们发现了第二声这种现象，但难以深入。
中国科学技术大学潘建伟、姚星灿、陈宇翱等与澳大利亚科学家胡辉合作，首次在处于强相互作用（幺正）极限下的费米超流体中观测到了熵波衰减的临界发散行为，揭示了该体系存在着一个可观的相变临界区，并获得了热导率与粘滞系数等重要的输运系数。该项工作为理解强相互作用费米体系的量子输运现象提供了重要实验信息，是利用量子模拟解决重要物理问题的一个范例。
2月4日，该成果以长文形式发表在国际学术期刊《科学》（Science）上。《科学》杂志审稿人对该工作给予高度评价，称该项工作“展示了令人惊叹的，实验的杰作”，“这是一篇极为出色的论文”，“该工作有望成为量子模拟领域的一项里程碑”。
内详👉(中国科学院)(中国科技大学)(Science)