Team i Tyskland observerer Pauli -krystaller for første gang (opdatering)

Et team af forskere ved Heidelberg University er lykkedes med at bygge et apparat, der tillod dem at observere Pauli -krystaller for første gang. De har skrevet et papir, der beskriver deres indsats og har uploadet det til arXiv fortryksserver.

Pauli -udelukkelsesprincippet er ganske enkelt:Det hævder, at ikke to fermioner kan have det samme sæt kvantetal. Men som med mange fysiske principper, denne simple påstand har haft en dybtgående indvirkning på kvantemekanikken. Når man ser nærmere på princippet, afsløres det, at det også tyder på, at ikke to fermioner kan indtage den samme kvantetilstand. Og det betyder, at elektroner skal have forskellige baner omkring en kerne, og i forlængelse heraf, det forklarer, hvorfor atomer har volumen. Denne forståelse af fermionerens selvordning har ført til andre fund-f.eks. at de skulle danne krystaller med en bestemt geometri, som nu er kendt som Pauli -krystaller. Da denne observation først blev foretaget, man forstod, at en sådan krystaldannelse kun kunne ske under unikke omstændigheder. I denne nye indsats, forskerne har løst omstændighederne, og dermed har bygget et apparat, der tillod dem at observere Pauli -krystaller for første gang.

Arbejdet involverede en opsætning, der omfattede lasere, der var i stand til at fange en sky af lithium-6 atomer, der var superkølet til deres lavere energitilstand, tvinge dem til at overholde udelukkelsesprincippet, i et ét atom tykt fladt lag. Holdet brugte derefter en teknik, der tillod dem at fotografere atomerne, når de befandt sig i en bestemt given tilstand - og kun disse atomer. De brugte derefter kameraet til at tage 20, 000 billeder, men brugte kun dem, der viste det rigtige antal atomer-hvilket indikerede, at de overholdt Pauli-udelukkelsesprincippet. Næste, teamet behandlede de resterende billeder for at fjerne virkningen af ​​det samlede momentum i atomskyen, roterede dem ordentligt, og overlejrede derefter tusinder af dem, afslører momentumfordelingen af ​​de enkelte atomer - det var det punkt, hvor krystalstrukturer begyndte at dukke op på fotografierne, ligesom teorien forudsagde. Forskerne bemærker, at deres teknik også kan bruges til at studere andre effekter relateret til fermionbaserede gasser.

© 2020 Science X Network