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太平洋在線娛樂. 科學家發現，當被迫成一條線時，一類稱為玻色子的粒子可以表現出與另一類稱為費米子的粒子相反的行為。

這項研究是在賓夕法尼亞州立大學進行的，部分由美國陸軍作戰能力發展司令部的陸軍研究實驗室組成的陸軍研究室提供資金，發現當一維氣體中玻色子之間的內部相互作用非常強時，當它們在一個維度上膨脹時，速度分布轉換成非相互作用的費米子氣體的速度分布。該研究發表在《科學》雜志上。

“原子鐘，量子計算機和量子系統的性能取決于所選擇系統的性能的正確選擇，” ARO原子與分子物理學項目經理Paul Baker博士說。“這項研究工作表明，可以通過適當限制系統的尺寸來更改系統統計信息。除了加深我們對基本原理的理解之外，這一發現還可以提供一種將系統從玻色性動態轉換為費米性的方法，以最好地滿足系統需求。軍事需要。”

研究人員通過實驗證明，當玻色子向一維方向擴展時（允許原子線擴展以變得更長），它們可以形成費米海。

賓州州立大學杰出物理學教授，研究團隊的負責人之一戴維·韋斯說：“自然界中的所有粒子根據其自旋而具有兩種類型，一種是經典物理學中沒有真正類似物的量子性質。” “自旋為整數的玻色子可以共享相同的量子態，而自旋為半整數的費米子不能共享相同的量子態。當粒子足夠冷或致密時，玻色子的行為與費米子完全不同。另一方面，費米子將可用狀態一一填充，形成所謂的費米海。”

該研究小組使用光學晶格創建了一系列由玻色子原子組成的超冷一維氣體（玻色氣體），該光學晶格使用激光捕獲原子。在光阱中，系統處于平衡狀態，相互作用強烈的玻色氣體具有像費米子一樣的空間分布，但仍然具有玻色子的速度分布。當研究人員關閉一些俘獲的光時，原子就在一維膨脹。在這種膨脹過程中，玻色子的速度分布平穩地轉變為與費米子相同的速度。

魏斯說：“通過充分了解一維氣體的動力學，然后逐漸使氣體的可積分性降低，我們希望確定動力學量子系統中的通用原理。”

動力學相互作用的量子系統是基礎物理學的重要組成部分。它們在技術上也越來越重要，因為許多實際的和建議的量子設備都基于它們，包括量子模擬器和量子計算機。

“現在，我們可以實驗性地獲取一些東西，如果您十年前曾問過任何從事該領域工作的理論家，我們會在一生中看到這種情況嗎？” 他們會說“沒辦法”，”賓夕法尼亞州立大學物理學教授，研究團隊的另一位負責人馬科斯·里戈爾（Marcos Rigol）說。

除了ARO，美國國家科學基金會還資助了這項研究。