磁性氣體：科學家發現，通過冷凍技術，可以創造出“磁性氣體”。當溫度降低到0．00015開時，氣態鋰原子就可顯現其磁性屬性。從而解答了長達數十年的學術爭論。這項實驗研究表明，在凝聚物質研究和原子科學及雷射領域之間存在交叉點，該研究還將對數據存儲和醫療診斷等領域產生重大影響。
基本介紹
- 中文名：磁性氣體
- 方法：科學家發現
- 技術：冷凍技術
- 地點：美國麻省理工學院
簡介,背景,研究,影響,
簡介
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，可以創造出“磁性氣體”。科學家發現，當溫度降低到距離絕對零度0．00015開氏度時，氣態鋰原子就可顯現其磁性屬性。
實質上,雷射是讓原子保持靜止，降低原子的熱運動，由此來降低氣體溫度。鋰氣體雲團在最初膨脹之後，雲團開始收縮。雷射關閉之後,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，因為它在儘可能小的規模內提供給我們一個易於理解的磁特性。
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。在數據存儲領域尤為明顯，由微小的磁性顆粒構成的計算機記憶體遵循的許多物理規律,都由該發現更好地詮釋了。
背景
關於費米子在氣態或液態情況下是否可能具有強磁性的問題，科學界已爭論了數十年，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，這一發現十分重要，將推進人們對磁性這一物理現象的了解。而磁性材料對於數據存儲、納米技術和醫療診斷都具有十分重要的套用價值。
公告稱，如果此發現得到證實，將改寫物理教科書中關於磁性理論的描述，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·普理察指出：“我們的證據很具有說服力，但要完全證實（氣體具有強磁性）並不是一件輕而易舉的事。我們沒能觀測到原子指向區域的情況。這些原子開始形成分子，可能會沒有足夠的時間調整自己。”
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，屬於費米子（半整數自旋粒子），具有與電子相似的特性，可用來模擬電子的行為。他們利用紅外線雷射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象表明氣體已經變得具有強磁性。原子氣團先是變大，然後突然收縮。當原子從陷阱中釋放時，它們突然急速擴張。這些現象與磁性相位轉換的理論預測完全一致。
雷射製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。為了使氣態鋰冷卻到理想的溫度，研究人員利用設定好的紅外雷射束對鋰氣體雲團進行照射。為了使氣態鋰變得足夠冷，研究員將設定好的紅外雷射束射在鋰氣體雲團中。雷射“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。氣體收縮以及雷射關閉之後氣體的膨脹速度，都標誌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徵的理解，將會給眾多領域帶來實際影響，其中影響最大的自然是數據存儲領域。藉助此項研究成果，令計算機記憶體受制的諸多物理障礙都將迎刃而解。
