| 세계 최초로 일차원 양자액체의 고유 성질 관측 | ||
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 최근 중국 연구팀은 광학격자 내 초저온 원자에 대한 양자제어 및 측정을 통해 세계 최초로 클래식 기체와 양자 액체 사이에서 전환하는 일차원 유한온도 다중물체 시스템의 양자 임계 성질을 획득하였다. 또한 위상 상관 측정을 통해 루팅거 액체(Luttinger Liquid)의 멱법칙 상관 특성을 관측하였다. 중국과학기술대학 판젠웨이(潘建偉)/위안전성(苑震生) 연구팀과 중국과학원 우한(武漢)물리·수학연구소 관시원(管習文) 연구팀이 공동으로 연구한 해당 성과는 최근 국제권위학술지 "Physical Review Letters"에 게재되었다. 일차원 양자시스템 연구는 나노 와이어, 나노 튜브, 선형 저온 원자 어레이 등 다양한 물리재료와 연관되며 이러한 재료는 또한 나노 광전자, 센싱, 에너지 및 양자 정보처리 등 기술영역에서 광범위한 응용 전망을 보이고 있다. 2016년 노벨 물리학상 수장자 던컨 홀데인 등은 토모나가-루팅거 액체(TLL) 이론을 정립하였고 또한 저온에서 일차원 시스템의 초전도성, 슈도 롱 프로그램, 스핀-전하 분리 등 일련의 물리적 특성을 예언하였다. 하지만 일차원 양자 시스템의 실험적 구축 및 제어가 매우 어렵기에 던컨 홀데인 예언의 물리적 특성 및 일차원 양자 임계 현상 관측은 국제 물리학계의 미해결 과제로 남아있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 공동 연구팀은 새로운 실험 시스템을 창조적으로 구축함과 동시에 독특한 양자제어 기술을 개발하였다. 연구팀은 균일한 저온 원자 퍼텐셜 우물 구현을 통해 일차원 초저온 원자 앙상블을 구축하였다. 또한 고해상도 원위치 영상화 기술을 통해 일차원 원자와이어 밀도를 정확하게 측정하였다. 그리고 원자 리포커싱 방법을 도입하여 원자 운동량 공간 분포를 측정하였다. 최종, 세계 최초로 상관함수가 거리에 따라 멱지수적으로 감쇠하는 TLL의 고유 성질을 실험 관측하였을 뿐만 아니라 실험에서 관측한 원자 밀도 분포 데이터 분석을 통해 시스템 압력, 엔트로피 밀도, 비열(specific heat) 및 압축률 등 열역학 량을 추출함과 아울러 그에 따른 일반법칙(universal law)을 도출하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/10/391829.shtm |
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