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【湖北日報】在漢科研團(tuán)隊(duì)首次觀測到自旋-電荷分離的奇特現(xiàn)象
湖北日報訊 6月21日，記者從中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院獲悉，該院管習(xí)文科研團(tuán)隊(duì)與美國萊斯大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)合作，通過實(shí)驗(yàn)首次確定性觀測到自旋-電荷分離的奇特現(xiàn)象。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
粒子間復(fù)雜的相互作用和系統(tǒng)豐富的內(nèi)部自由度通常給系統(tǒng)物理特性的描述帶來巨大挑戰(zhàn)。自旋-電荷分離是一維量子多體物理中獨(dú)特的規(guī)律。通常在一維相互作用電子系統(tǒng)中，其低能激發(fā)可分離成兩種彼此獨(dú)立的集體運(yùn)動模式：一種模式只攜帶自旋，另一種模式只攜帶電荷，這種奇特的現(xiàn)象稱之為自旋-電荷分離。
管習(xí)文介紹，盡管這方面的研究有40多年歷史，人們也在一維固體材料發(fā)現(xiàn)一些與自旋-電荷分離現(xiàn)象相關(guān)的證據(jù)，然而對于這種現(xiàn)象至今仍缺乏令人信服的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，一直是理論和實(shí)驗(yàn)研究難題。
中美研究團(tuán)隊(duì)自2018年開始合作，通過量子可積系統(tǒng)理論，在2020年得到一維超冷費(fèi)米氣體獨(dú)特的分?jǐn)?shù)化準(zhǔn)粒子和自旋-電荷分離現(xiàn)象的精確結(jié)果，并給出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自旋-電荷分離現(xiàn)象的具體方案。其后，團(tuán)隊(duì)繼續(xù)攻關(guān)，通過囚禁一維超冷原子實(shí)驗(yàn)，分別獨(dú)立激發(fā)自旋和電荷的密度波，并測量其相互作用依賴的速度，成功觀測到自旋-電荷分離的奇特現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)該體系中由自旋反向散射引起的非線性朝永-拉亭戈液體效應(yīng)。
據(jù)悉，該研究成果在國際上首次通過超冷原子氣體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自旋-電荷分離現(xiàn)象的朝永-拉亭戈液體理論，并給出非線性拉亭戈液體理論的有力證據(jù)。本項(xiàng)工作解決了自旋-電荷分離現(xiàn)象至今缺乏確定性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)難題，彌補(bǔ)了該領(lǐng)域的缺陷，為將來基于原子分子和光物理的精密測量科技提供了新的思想。
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