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在物理學(xué)中，薛定諤貓?jiān)⒁饬肆孔恿W(xué)中兩種最令人“敬畏”的效應(yīng)：糾纏和疊加。德國德累斯頓大學(xué)和慕尼黑大學(xué)研究人員現(xiàn)已在較大的范圍內(nèi)觀察到這些現(xiàn)象。
已知具有磁性等特性的材料具有所謂的域（島），其中材料特性均勻地屬于一種或多種類型（例如，想象它們是黑色或白色）。在最新一期《自然》雜志上，物理學(xué)家報(bào)告稱在氟化鈥鋰（LiHoF4）中發(fā)現(xiàn)了一種全新相變，在該相變中，域出人意料地表現(xiàn)出量子力學(xué)特征，導(dǎo)致它們的性質(zhì)變得糾纏在一起（同時(shí)是黑色和白色）。
研究人員表示，著名的薛定諤貓現(xiàn)在有了“新皮毛”，因?yàn)樗麄冊贚iHoF4中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的量子相變，這種相變是以前不知道的。
通常，量子力學(xué)定律只適用于微觀粒子，而團(tuán)隊(duì)此次成功地觀察到了更大規(guī)模的量子糾纏效應(yīng)，即數(shù)千個(gè)原子。在非常低的溫度下，LiHoF4充當(dāng)鐵磁體，其中所有磁矩自發(fā)指向同一方向。如果施加一個(gè)與首選磁方向完全垂直的磁場，磁矩將改變方向，這就是所謂的波動(dòng)。磁場強(qiáng)度越高，這些波動(dòng)就越強(qiáng)，直到最終鐵磁性在量子相變處完全消失。這導(dǎo)致相鄰磁矩的糾纏。
研究人員此次觀察了改變磁場的方向時(shí)會(huì)發(fā)生什么。他們發(fā)現(xiàn)，量子相變繼續(xù)發(fā)生，而以前認(rèn)為即使是最小的磁場傾斜也會(huì)立即抑制它。然而，在這些條件下，經(jīng)歷這些量子相變的不是單個(gè)磁矩，而是廣泛的磁區(qū)，即所謂的鐵磁疇。磁疇構(gòu)成指向同一方向的整個(gè)磁矩島。研究人員使用球形樣品進(jìn)行精密測量。這使他們能精確研究磁場方向微小變化時(shí)的行為。
研究人員解釋說，他們發(fā)現(xiàn)了一種全新類型的量子相變，其中糾纏發(fā)生在數(shù)千個(gè)原子的規(guī)模上，而不僅僅是在幾個(gè)原子的縮影中。如果將磁疇想象成黑白圖案，那么新的相變會(huì)導(dǎo)致白色或黑色區(qū)域變得無限小，即形成量子圖案。
研究人員稱，新量子相變的發(fā)現(xiàn)對于研究材料中的量子現(xiàn)象以及新應(yīng)用具有重要的基礎(chǔ)和參考框架價(jià)值。
來源：科技日報(bào)
