磁性氣體-簡介

科學家首度發(fā)現(xiàn)磁性氣體

美國麻省理工學院科學家給出的最新答案是：通過冷凍技術，可以創(chuàng)造出“磁性氣體”?？茖W家發(fā)現(xiàn)，當溫度降低到距離絕對零度0.00015攝氏度時，氣態(tài)鋰原子就可顯現(xiàn)其磁性屬性。

實質上,激光是讓原子保持靜止，降低原子的熱運動，由此來降低氣體溫度。鋰氣體云團在最初膨脹之后，云團開始收縮。激光關閉之后,收縮具備了膨脹的速度，表明鋰原子變成了磁性的。

從整體理論的角度來看這非常重要，因為它在盡可能小的規(guī)模內(nèi)提供給我們一個易于理解的磁特性。

這個實驗暗示的不是科學成果，而是理論突破會帶來最實際的影響。在數(shù)據(jù)存儲領域尤為明顯，由微小的磁性顆粒構成的計算機內(nèi)存遵循的許多物理規(guī)律,都由該發(fā)現(xiàn)更好地詮釋了。

磁性氣體-背景

關于費米子在氣態(tài)或液態(tài)情況下是否可能具有強磁性的問題，科學界已爭論了數(shù)十年，而麻省理工學院的這項研究則給出了一個確切答案。該校物理學教授、研究小組負責人凱特勒表示，這一發(fā)現(xiàn)十分重要，將推進人們對磁性這一物理現(xiàn)象的了解。而磁性材料對于數(shù)據(jù)存儲、納米技術和醫(yī)療診斷都具有十分重要的應用價值。

公告稱，如果此發(fā)現(xiàn)得到證實，將改寫物理教科書中關于磁性理論的描述，說明費米子氣體不需要晶狀結構即可具有強磁性。麻省理工學院物理學教授、另一位研究負責人斯科特·普理查德指出：“我們的證據(jù)很具有說服力，但要完全證實(氣體具有強磁性)并不是一件輕而易舉的事。我們沒能觀測到原子指向區(qū)域的情況。這些原子開始形成分子，可能會沒有足夠的時間調(diào)整自己。”

磁性氣體-研究

麻省理工學院的研究人員使用了鋰-6同位素。鋰-6含有3個質子、3個中子與3個電子，屬于費米子(半整數(shù)自旋粒子)，具有與電子相似的特性，可用來模擬電子的行為。他們利用紅外線激光束捕獲超冷鋰原子氣團，將其冷卻到僅比絕對零度高億分之十五開爾文。當逐漸增加原子間斥力時，研究人員觀察到的幾個現(xiàn)象表明氣體已經(jīng)變得具有強磁性。原子氣團先是變大，然后突然收縮。當原子從陷阱中釋放時，它們突然急速擴張。這些現(xiàn)象與磁性相位轉換的理論預測完全一致。

激光制冷是物理學家用來降低氣體溫度接近絕對零度的首選方法。為了使氣態(tài)鋰冷卻到理想的溫度，研究人員利用設定好的紅外激光束對鋰氣體云團進行照射。為了使氣態(tài)鋰變得足夠冷，研究員將設定好的紅外激光束射在鋰氣體云團中。激光“打暈”原子，讓其保持靜止，降低原子熱運動，進而降低了氣體溫度。氣體收縮以及激光關閉之后氣體的膨脹速度，都標志著鋰原子已具有磁性。

研究負責人斯科特·普里查德教授表示，這項研究幫助人們在最小層面上加深了磁性特征的理解，將會給眾多領域帶來實際影響，其中影響最大的自然是數(shù)據(jù)存儲領域。借助此項研究成果，令計算機內(nèi)存受制的諸多物理障礙都將迎刃而解。

磁性氣體-影響

該校科學家第一次觀測到原子氣體具有強磁性，從而解答了長達數(shù)十年的學術爭論：氣體是否可以具有類似鐵或鎳磁體一樣的磁性。公告稱，此發(fā)現(xiàn)如經(jīng)證實，將改寫現(xiàn)行的物理教科書。這項實驗研究表明，在凝聚物質研究和原子科學及激光領域之間存在交叉點，該研究還將對數(shù)據(jù)存儲、納米技術和醫(yī)療診斷等領域產(chǎn)生重大影響。