「当云朵在天空互相交汇时也会发生类似的现象 , 」Zwierlein 说道 。 「原本均匀的云会开始以开尔文 - 亥姆霍兹模式形成连续的手指 。 」
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看到这里 , 你可能会说:又是一个花哨的量子力学研究 , 但没什么实际意义吧?答案是否定的 , 整个宇宙都是基于量子的 。 MIT 的这项研究获得了美国国防研究高级计划局 DARPA 的资助 , 该机构希望使用一圈量子龙卷风作为极其灵敏的旋转传感器 。
如果你驾驶一艘潜艇在水底巡游 , 由于水隔绝了通信能力 , 你可能就需要使用光纤陀螺仪来检测轻微的旋转运动 。 光在光纤中以不同方式传播 , 如果整个物体都在旋转 , 你应该能得到一个干涉图案 。 但如果你使用的是原子而不是光 , 你应该能够更好地完成这项工作 , 因为原子要慢得多 。
这种量子龙卷风传感器还可以测量地球自转的微小变化 , 或许我们可以通过它来了解地球核心是如何影响事物的 。
MIT 科学家已经打开了新世界的大门 , 但还没有完全打开 。 目前可以确认的是那些小龙卷风仍然是玻色 - 爱因斯坦凝聚体 , 因为即使是最小的龙卷风每个仍然有大约 10 个原子 。 如果每个涡旋只有一个原子 , 就会产生量子霍尔效应 , 这是一种不同的物质状态 。 假如每个漩涡有两个原子 , 你会得到一种「分数量子霍尔」流体 , 每个原子「做自己的事情 , 不共享波函数 , 」Zwierlein 说 。
量子霍尔效应现在被用来定义电阻最小单位:普朗克常数 h 除以电子电荷 e 的平方 (h/e2) 的比率——这个数字称为冯 · 克里青常数——这与基础物理学一样基本 。
但是这种效应仍然没有被人们完全理解 。 Zwierlein 认为 , 大多数研究都集中在电子的行为上 , MIT 的研究人员正试图使用钠原子作为替代品 。
因此 , 尽管它们还没有完全到达最小的尺度 , 但在到达极限的过程中仍有很大的发现空间 。 正如费曼所说的那样(There's Plenty of Room at the Bottom) 。
参考内容:
https://spectrum.ieee.org/quantum-tornadoes-mit
【MIT科学家制造了量子龙卷风】https://phys.org/news/2022-01-physicists-ultracold-atoms-crystal-quantum.html
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