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超冷原子实验验证量子相变的时空对称性

当一个物理系统在发生连续相变的时候,微观尺度的细节不再扮演重要角色,一个宏观尺度的普适理论原则上可以描述相变的物理现象,无论此相变发生在什么具体的物理体系中,例如液氦超流体[1],液晶[2],生物细胞膜[3],超冷原子[4,5],甚至于整个宇宙早期的宏观结构[6]。普适性理论对于描述平衡态物理已经取得相当大的成功。然而当系统快速通过相变过程的时候,其演化过程是否也能用一个普适性理论来描述呢?针对这一问题,奇博(T.Kibble)于1967年首先提出了奇博—祖瑞机制。奇博认为宇宙演化初期大尺度结构是可以由连续相变过程产生的[4]。而后祖瑞(W.Zurek)于1985年进一步将此想法推广至凝聚态系统中,以描述相变过程中拓扑缺陷图1连续量子相变及拓扑缺陷的产生(a)当晶格振动较弱时(SSC),从能量色散关系中可以看到,系统此时有两个简并的基态,它必须从两个等价的基态中做出选择,导致了自发的对称破缺(铁磁相)。区别于传统的顺磁—铁磁相变...  (本文共2页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》2017年03期
《科技中国》2018年11期
科技中国

冷原子与冷分子研究现状与趋势

冷原子与冷分子对于研究量子信息、量子模拟、精密测量,以及探索量子新奇物态都具有重要的科学意义。本报告对国内外冷原子与冷分子研究现状与趋势进行了梳理分析。一、关于冷原子与冷分子由态的原子相比可能有着不同的量子存储和探测方面有重要应用。能量。这开启了研究超冷化学的另外,冷原子体系在量子精密测1.定义与特点可行性,为研究复杂多体问题铺量、原子激光、原子芯片等新兴量子物理学奠定了现代文明平了道路。量子器件方面也有很多实际应用。的科学基础,量子调控与量子信通过激光制冷等途径达至亚对冷原子和冷分子体系的深入研息研究是当代物质科学与信息技毫开尔文温度的冷原子和冷分子究,影响着国家在前瞻性战略科术发展的重要前沿,冷原子与冷体系,既具有显著的宏观量子相技领域的长远发展,将为构筑具分子技术是量子调控和量子信息干性,又可以通过Feshbach共有我国自主知识产权的量子调控研究的强有力工具。振、光晶格、人造规范场等调控与量子信息技术奠定坚实的科学当原子...  (本文共3页) 阅读全文>>

《中学生数理化(高二)》2016年12期
中学生数理化(高二)

误差最小的钟表——空间冷原子钟

伴随着“天宫二号”的发射,一台“长相”与我们日常所用的钟表完全不肖w黑色目柱体——空间冷原子 履行自己的使命。 这台“定时神针”会实现约3 000万年误差Is的超高精度,是国际首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟,也是目前在空间运行的最高精度的原子钟。那么,它是怎样达到这样的超高精度的呢?它又是用来干什么的呢? 空间冷原子钟是科学家们在地面喷泉原子钟的基础上,将激光冷却原子技术与空间“微重力”环境相结合的喷泉冷原子钟,主要包括物理单元、微波单元、光学单元和控制单元四个组成部分。相比于之前在太空中运行的最高精度为300万年误差1 S的热原子钟,这台冷原子钟将时间精度提升了10倍。 机械表1天差不多有1 s误差,石英表10天大概有1 s误差,氢原子钟数百万年有1 s误差,而这台冷原子钟则可以做到3 000万年误差ls。 空间冷原子钟达到超高精度的秘诀主要在于“高、冷,,,即一方面得益于太空中“天宫二号,,的“微重力,,环境,另一...  (本文共1页) 阅读全文>>

《阅读》2017年Z6期
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误差最小的钟表

“天宫二号”发射升空,一台“长相”与我们日常所用的钟表完全不同的黑色圆柱体——空间冷原子钟也随之来到太空。这台“定时神针”有着约3000万年误差1秒的超高精度,是国际首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟,也是目前在空间运行的最高精度原子钟。那么,它是怎样达到这样的超高精度的呢?它又是用来干什么的呢?空间冷原子钟是在地面喷泉原子钟的基础上,将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合的喷泉冷原子钟,主要包括物理单元、微波单元、光学单元和控制单元四个组成部分。相比于之前太空运行的最高精度300万年误差1秒的热原子钟,这只冷原子钟将时间精度提升了10倍。空间冷原子钟达到超高精度的秘诀主要在于“高”、“冷”:一方面得益于太空中“天宫二号”的“微重力”环境;另一方面则因为其自身的“冷”。在微重力环境下,原子团可以做超慢速匀速直线运动,基于对这种运动的精细测量可以获得较地面上更加精密的原子谱线信息,从而可获得更高精度的原子钟信号,实现在地面...  (本文共2页) 阅读全文>>

权威出处: 《阅读》2017年Z6期
《科学大众(中学生)》2017年Z1期
科学大众(中学生)

3000万年,它才会走错1秒钟

、伴随着“天宫二号”的发射升空,一台“长相”与我们日常所用的钟表完全不同的黑色圆柱体—~空间冷原子钟来到太空,开始履行自己的使命。这台“定时神针”会实现约3 000万年误差1秒的超高精度,是国际首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟,也是目前在空间运行的最高精度原子钟^那么,它是如何达到如此惊人的超高精度的?它又是用来干什么的呢?II - - 1它的秘诀就是“高冷”喷泉原子钟 $ ^ . 人们平时所用的钟表,精度高的 空间冷原子钟是在地面願泉原子钟|的基础上,大约每年会有1分钟的误差,这对曰常 将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合的喷生活是没有影响的,但在要求很高的生 泉冷原子钟,主要包括物理单元、微波单元、光学产、科研中,就需要更准确的计时工具单元和控制单元4个组成部分。和之前在太空运行目前世界上最准确的计时工具就是原子 的最高精度300万年误差1秒的热原子钟相比,这钟,它利用原子吸收或释放能量时发出 台冷原子抑将时间精...  (本文共2页) 阅读全文>>

《科学大观园》2017年08期
科学大观园

美计划在空间站研究超冷原子

美国航空航天局计划将一个原子实验室可以将气体原子冷却汤普森说:“对这些超冷原子的小盒子送上国际空间站,并以此到只比绝对零度高十亿分之一度研宄将重塑我们对物质和引力基制造出宇宙中最冷的点。这个盒的极低温度。喷气动力实验室冷本性质的了解,用冷原子实验室子被称为冷原子实验室,具有激原子实验室项目科学家罗伯特· 所做的实验将使我们更深入认识光器、真空室和一把电磁“刀”,况U糾舰温眺M.以r n.... 1::'乂 .物W!状态,称綱色切職「川 HI:ijl;丨.V,._P '. ....i! VJ'm!"H:往国际空间站。研宄人员称,冷行更加高效的能量传递。”有望开发出更加先进的传感器、\\?| '-—量子计算机和用于太空导航的原.,;i-1 ‘ ■子钟。此外,这些实验还将为暗能量的研宄提供线索。冷原■K 付验室■■理人员Kamal■V OuflHii r彳说:‘‘即使it!;拥存-切^'-; IIII:U现有的技术,我们删■的g^S^...  (本文共2页) 阅读全文>>