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2019-08-28 15:58:56

用于感应液氦中声子的新工具

导读 纳米机械共振器在记录低温下探测氦-4,在概念验证实验中证明了探索量子流体基本性质的潜力。为了探测量子流体的物理性质,一些研究人员正在

纳米机械共振器在记录低温下探测氦-4,在概念验证实验中证明了探索量子流体基本性质的潜力。

为了探测量子流体的物理性质,一些研究人员正在转向称为纳米机械谐振器的振动微观材料线。通过扣除流体中的共振器并观察流体如何抑制共振器的振荡,物理学家希望钓到准粒子或探索围绕量子湍流和超流动的问题。现在,英国兰卡斯特大学的安德鲁·格思里和他的同事已经采用了以前从未使用过的纳米谐振器:液氦-4冷却到绝对零度以上的千分之几。在显示探头灵敏度的实验中,谐振器阻碍了称为声子的流体中的集体振荡。

为了创建他们的设备,该球队制造的两个线状光束,30 μ 米和150 μ 米长的,由氮化硅和铝的复合物制成。光束就像微小的悬索桥 - 厚140纳米,悬挂在两个硅基座之间。光束中的交流电流和外部磁场使光束振动。然后该团队将光束浸没在液氦-4中,并测量当氦气从3 K冷却到7 mK时它们的振荡如何变化。随着温度下降,光束振荡的幅度增加,这反映了超流体中声子数量的减少。虽然预期声子相互作用,但实验和理论一致的程度是显着的,不需要额外的拟合参数来匹配数据。

该团队的目标之一是利用这项技术“向内看”超流体结构,这需要比流体的相干长度更薄的梁。对于氦-4,光束只需要0.1纳米厚,但团队接近制作100纳米厚的光束,可以探测氦-3的超流动性。