莫纳什大学的研究人员预测了一种不寻常的新型量子物质，这可能颠覆长期以来对超冷粒子行为的假设。他们的计算表明，在合适的条件下，两个基本不同类别的量子粒子——玻色子和费米子——可以结合形成稳定的、自我束缚的“量子液滴”。科学家们此前认为这种液滴在强相互作用的玻色-费米系统中不太可能形成。这一发现为未来实验提供了新的理论框架，并可能提高科学家对与新兴技术相关的量子材料的理解，包括超精确传感器和量子计算。自我维持的量子液滴 研究的主要作者、莫纳什大学物理与天文学系的博士生山姆·福斯特表示，研究结果为探索全新的量子状态创造了机会。“量子系统的行为方式似乎在我们日常世界中是不可能的。我们已经表明，这两种截然不同的粒子可以完美平衡，从而创建一个有效地自我保持的稳定液滴。”这些量子液滴在本质上与普通液滴不同。它们的稳定性源于量子力学的独特法则。将粒子拉在一起的吸引力被费米子产生的压力精确抵消，从而防止液滴崩溃。福斯特表示，这项新工作还解决了研究人员多年苦苦挣扎的一个理论问题。“以前的理论只能描述当粒子相互作用相对较弱时的这些系统。我们的新方法允许我们探索当这些相互作用变得更强时发生的情况，那正是最有趣的物理现象出现的地方。”量子液滴可以在实验室中进行测试 重要的是，这些计算表明，这些预测的液滴可以利用已有的超冷原子实验来产生。这意味着研究人员可能有现实的途径来进行实验验证。研究小组还发现了额外的异常量子行为的迹象。他们的结果指向类似于液体与气体之间相变的现象，这表明这些系统可能包含比以前认识的更广泛和更复杂的量子相。福斯特表示，其影响可能最终超越原子物理学领域。“理解物质在极端量子条件下如何自我组织，为我们设计和控制量子系统提供了新工具。虽然这是基础研究，但这样的发现往往会成为明天量子技术的基础。”本研究由山姆·福斯特、耶斯佩尔·莱文森副教授和梅拉·帕里什教授，以及海德堡大学的合作者合作完成。论文《共振玻色-费米混合中的量子液滴》发表于《物理评论快报》。