相互作用|新发现！科学家发现超冷原子形成的“量子龙卷风”( 二 ) 子云|原子|针状|研究|流体|麻省

团队用照相机拍摄了这朵圆形的原子云，捕捉视角类似于儿童在游乐场旋转木马上面朝中心。大约100毫秒后，研究人员观察到原子旋转成一个长长的针状结构，达到了临界的量子厚度。
“在传统的流体中，比如香烟烟雾，它会不断变薄。但在量子世界中，流体的厚度达到了极限。 ”茨维尔莱因说。他和助教弗莱彻在之前《科学》杂志的一篇论文中发表了到这一阶段的研究成果。
“当我们看到它达到了这个极限时，我们有充分的理由认为，我们正在敲开有趣的量子物理学的大门。 ”弗莱彻说，“接下来的问题是，这种针状的流体在纯粹的旋转和相互作用的影响下会发生什么?”
“量子龙卷风”出现
在1月5日发表的新论文中，该团队将他们的实验向前推进了关键一步，看针状流体是如何演变的。他们观察到量子的不稳定性开始发挥作用：针状结构开始动摇，然后螺旋式旋转，最后爆发成一串旋转的斑点，似一个微型龙卷风——这是一种量子晶体，由纯粹的气体旋转的相互作用，以及原子之间的相互作用形成。

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“这种进化与蝴蝶效应有关，因为不稳定会引发湍流。在这里，我们有量子天气：流体仅因它的量子不稳定性，分裂成更小的云和漩涡状的晶体结构。能够直接看到这些量子效应就是一个突破。 ”茨维尔莱因说道， “解释地球旋转效应的科里奥利效应类似于解释带电粒子在磁场中行为的洛伦兹力。即使在经典物理学中，这也会产生有趣的图案，就像云以美丽的螺旋运动环绕着地球。现在我们可以在量子世界中研究这一现象。 ”

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“这种结晶过程纯粹是由相互作用驱动的，它告诉我们，我们正从经典世界进入量子世界。 ”弗莱彻说。
【相互作用|新发现！科学家发现超冷原子形成的“量子龙卷风”】这项研究结果是第一个快速旋转的量子气体演化的直接和原位记录。该研究的共同作者包括Biswaroop Mukherjee, Airlia Shaffer, Parth B. Patel, Zhenjie Yan, Cedric Wilson和Valentin Crépel ，均隶属于麻省理工学院-哈佛大学超冷原子中心和麻省理工学院电子研究实验室。

相互作用|新发现！科学家发现超冷原子形成的“量子龙卷风”( 二 )

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