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玻色子是一种遵循玻色-爱因斯坦统计规律的粒子,它们可以聚集在同一个量子态,形成玻色-爱因斯坦凝聚态。这种凝聚态具有许多奇特的物理性质,如超流、超导等。然而,玻色子是否可以形成另一种新奇的凝聚态——玻色子奇异金属,这是一个长期悬而未决的问题。
玻色子粒子的微观形态
玻色子奇异金属是一种介于金属和绝缘体之间的新型量子相,它具有非零的电阻和有限的载流子密度。这种相违背了朗道费米液体理论,是一种强关联的非常规金属。玻色子奇异金属的存在与否,关系到量子物理的基本原理和方法。
2022年12月,中国科学院物理研究所的李建平研究员和李晓东研究员领导的团队,在国际学术期刊《自然》上发表了一篇重要论文,首次在实验上发现并证实了玻色子奇异金属。他们利用超低温扫描隧道显微镜,在单层铜氧化物超导体上制备了人工晶格,并在其中观察到了玻色子奇异金属相。这一发现不仅验证了玻色子奇异金属的存在,也为探索新型量子材料和器件提供了新的平台。
玻色子粒子设想图
该研究团队通过对人工晶格中电荷密度波、超导相和玻色子奇异金属相之间的相变进行了详细的测量和分析,揭示了玻色子奇异金属相的微观结构和宏观行为。他们发现,玻色子奇异金属相具有高度各向异性和非线性的输运特性,表现出强烈的量子涨落和关联效应。他们还发现,玻色子奇异金属相可以通过调节人工晶格中的电荷密度波序参量来实现可控转变。
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院先导专项等资助。该研究团队表示,他们将继续深入研究玻色子奇异金属的物理机制和应用前景,为揭示量子多体系统的本质规律和开发新型量子技术做出贡献。
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