絕對零度下的運動是一種什麼體驗？科學家讓銣原子走起了貓步

牛頓運動定律告訴我們，一個物體在不受外力作用的情況下，會保持靜止或勻速直線運動。能打破這個定律的，絕不可能是科學，而很有可能是藝術，比如《加勒比海盜》中那個拈著蘭花指的傑克船長，當他踩著貓步扭來的時候，他的屁股很明顯並不是在做直線運動，而是一種波浪運動。

但現在，奧地利因斯布魯克大學的實驗物理學家與慕尼黑、巴黎及劍橋大學的理論物理學家們一起做了一項實驗，卻發現了一種物質，完全無視牛頓運動定律，玩起了傑克船長的花樣，科學同樣可以打破經典的牛頓運動定律。

在試驗中，科學家們將銣原子氣體冷卻到接近絕對零度，並將其限制在由大功率激光束構建的細管里，形成了一種只能沿管束移動的一維玻色流體——量子流體。然後研究人員通過氣體加速一些自旋態不同的雜質原子，發現它們開始來回振蕩，扭起了傑克船長的貓步。其實這就是量子力學所說的量子干擾，在量子層面上，粒子表現出波的屬性，可以互相疊加或抵消，而不是經典力學中只能沿直線運動的宏觀物質屬性。

在晶體結構如金屬中通常存在一種叫布拉格散射的效應，研究人員發現量子流體中雜質的動量分布也表現出布拉格散射的特徵，呈現出周期性的動力學，因而將它解釋為布洛赫振動。這項實驗讓我們在更廣泛的範圍內了解了量子世界的奇特屬性，有助於理解和優化電子元件的基本過程，甚至複雜生物系統中的粒子傳輸過程。

論文：https://arxiv.org/abs/1608.08200

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