惊人的物理实验首次揭示了“量子雨”

如奇异而独特随着量子领域的定律出现在我们的日常经验中，实验时不时地会看到一些看起来既陌生又又令人毛骨悚然的现象。

人们首次看到液滴在钾和铷同位素的简并、超冷流体中碎裂成“量子雨”，将经典的流体动力学世界与原子气体的空灵景观联系起来。

来自西班牙和意大利各地的一组研究人员分析了原子气体碎裂的特性，扩展了目前对量子液体行为方式的理解，这些方式可能有助于我们更好地纵其活动。

"我们的测量不仅促进了对这种奇异液相的理解，还展示了为量子技术的未来应用创建量子液滴阵列的可能性。"说该研究的第一作者、意大利国家光学研究所的凝聚态物理学家 Luca Cavicchioli。

看着暴风雨掀起一阵水滴落在窗玻璃上，这是用物理学笔记写成的诗歌。每个液体球体都被一层表面张力的皮肤所束缚，随着重力的牵引，它们会不断地合并、分裂、再合并，断断续续地沿着玻璃杯向下移动。

这些运动在很大程度上是分子力量之间拉锯战的结果，即所谓的Plateau-Rayleigh 不稳定性.

分布在水中的氢原子和氧原子上的电荷的微妙不平衡会产生偶极子效应，推拉水和玻璃中的电荷，将较大的液滴分成较小的液滴，或将较小的液滴聚集成脂肪、湿润的珠子，从而将表面积保持在绝对最小。

其中水分子中的氧原子和氢原子是不同的电子和核粒子系统，超冷气体中的原子失去任何认同感。量子概率占主导地位，抹黑了蜂群玻 色子转化为单个云，其中点状粒子的概念不再有意义。

尽管如此，这并不意味着原子气体内部没有利益冲突。与云中平均消耗的能量相反，云潜在布局的解决方案存在波动，从而在所谓的Lee-Huang-Yang 更正.

这种张力还会导致原子气体短暂闪烁成更小的液滴，这些液滴的大小和形状取决于构成气体的玻色子和粒子状态。

量子液滴以前被看到和研究过，尽管它们的短暂存在使它们难以研究。

这项新实验背后的研究人员首先观察了量子液滴在钾 41 和铷 87 的超冷云中持续数十毫秒，为它们提供了修补的潜在起点。

将量子液体释放到一个称为波导的通道中，该通道限制了混合物的波状性质，他们发现会形成多个液滴——这是名副其实的“活动雨”。

碎片的形式取决于它们被限制在能量的基态中，它们的长度由原子数的变化决定。

实验结果的动力学是通过理论预测的，为研究人员提供了新工具的实证基础，这些工具可以帮助他们更好地理解量子效应如何反映我们日常生活中的现象。

“通过将实验与数值模拟相结合，我们能够根据毛细管不稳定性来描述量子液滴的分解动力学，”说佛罗伦萨大学物理学家 Chiara Fort。

“Plateau-Rayleigh 不稳定性是经典液体中的一种常见现象，在超流体氦中也观察到，但在原子气体中尚未观察到。”

这项研究发表在物理评论信.

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