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【湖北日報】在漢科研團隊首次觀(guān)測到自旋-電荷分離的奇特現象
湖北日報訊 6月21日,記者從中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng )新研究院獲悉,該院管習文科研團隊與美國萊斯大學(xué)科研團隊合作,通過(guò)實(shí)驗首次確定性觀(guān)測到自旋-電荷分離的奇特現象。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際權威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
粒子間復雜的相互作用和系統豐富的內部自由度通常給系統物理特性的描述帶來(lái)巨大挑戰。自旋-電荷分離是一維量子多體物理中獨特的規律。通常在一維相互作用電子系統中,其低能激發(fā)可分離成兩種彼此獨立的集體運動(dòng)模式:一種模式只攜帶自旋,另一種模式只攜帶電荷,這種奇特的現象稱(chēng)之為自旋-電荷分離。
管習文介紹,盡管這方面的研究有40多年歷史,人們也在一維固體材料發(fā)現一些與自旋-電荷分離現象相關(guān)的證據,然而對于這種現象至今仍缺乏令人信服的實(shí)驗驗證,一直是理論和實(shí)驗研究難題。
中美研究團隊自2018年開(kāi)始合作,通過(guò)量子可積系統理論,在2020年得到一維超冷費米氣體獨特的分數化準粒子和自旋-電荷分離現象的精確結果,并給出實(shí)驗驗證自旋-電荷分離現象的具體方案。其后,團隊繼續攻關(guān),通過(guò)囚禁一維超冷原子實(shí)驗,分別獨立激發(fā)自旋和電荷的密度波,并測量其相互作用依賴(lài)的速度,成功觀(guān)測到自旋-電荷分離的奇特現象,并發(fā)現該體系中由自旋反向散射引起的非線(xiàn)性朝永-拉亭戈液體效應。
據悉,該研究成果在國際上首次通過(guò)超冷原子氣體實(shí)驗驗證了自旋-電荷分離現象的朝永-拉亭戈液體理論,并給出非線(xiàn)性拉亭戈液體理論的有力證據。本項工作解決了自旋-電荷分離現象至今缺乏確定性的實(shí)驗驗證的科學(xué)難題,彌補了該領(lǐng)域的缺陷,為將來(lái)基于原子分子和光物理的精密測量科技提供了新的思想。
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