磁性气体-简介

科学家首度发现磁性气体

美国麻省理工学院科学家给出的最新答案是：通过冷冻技术，可以创造出“磁性气体”。科学家发现，当温度降低到距离绝对零度0.00015摄氏度时，气态锂原子就可显现其磁性属性。

实质上,激光是让原子保持静止，降低原子的热运动，由此来降低气体温度。锂气体云团在最初膨胀之后，云团开始收缩。激光关闭之后,收缩具备了膨胀的速度，表明锂原子变成了磁性的。

从整体理论的角度来看这非常重要，因为它在尽可能小的规模内提供给我们一个易于理解的磁特性。

这个实验暗示的不是科学成果，而是理论突破会带来最实际的影响。在数据存储领域尤为明显，由微小的磁性颗粒构成的计算机内存遵循的许多物理规律,都由该发现更好地诠释了。

磁性气体-背景

关于费米子在气态或液态情况下是否可能具有强磁性的问题，科学界已争论了数十年，而麻省理工学院的这项研究则给出了一个确切答案。该校物理学教授、研究小组负责人凯特勒表示，这一发现十分重要，将推进人们对磁性这一物理现象的了解。而磁性材料对于数据存储、纳米技术和医疗诊断都具有十分重要的应用价值。

公告称，如果此发现得到证实，将改写物理教科书中关于磁性理论的描述，说明费米子气体不需要晶状结构即可具有强磁性。麻省理工学院物理学教授、另一位研究负责人斯科特·普理查德指出：“我们的证据很具有说服力，但要完全证实(气体具有强磁性)并不是一件轻而易举的事。我们没能观测到原子指向区域的情况。这些原子开始形成分子，可能会没有足够的时间调整自己。”

磁性气体-研究

麻省理工学院的研究人员使用了锂-6同位素。锂-6含有3个质子、3个中子与3个电子，属于费米子(半整数自旋粒子)，具有与电子相似的特性，可用来模拟电子的行为。他们利用红外线激光束捕获超冷锂原子气团，将其冷却到仅比绝对零度高亿分之十五开尔文。当逐渐增加原子间斥力时，研究人员观察到的几个现象表明气体已经变得具有强磁性。原子气团先是变大，然后突然收缩。当原子从陷阱中释放时，它们突然急速扩张。这些现象与磁性相位转换的理论预测完全一致。

激光制冷是物理学家用来降低气体温度接近绝对零度的首选方法。为了使气态锂冷却到理想的温度，研究人员利用设定好的红外激光束对锂气体云团进行照射。为了使气态锂变得足够冷，研究员将设定好的红外激光束射在锂气体云团中。激光“打晕”原子，让其保持静止，降低原子热运动，进而降低了气体温度。气体收缩以及激光关闭之后气体的膨胀速度，都标志着锂原子已具有磁性。

研究负责人斯科特·普里查德教授表示，这项研究帮助人们在最小层面上加深了磁性特征的理解，将会给众多领域带来实际影响，其中影响最大的自然是数据存储领域。借助此项研究成果，令计算机内存受制的诸多物理障碍都将迎刃而解。

磁性气体-影响

该校科学家第一次观测到原子气体具有强磁性，从而解答了长达数十年的学术争论：气体是否可以具有类似铁或镍磁体一样的磁性。公告称，此发现如经证实，将改写现行的物理教科书。这项实验研究表明，在凝聚物质研究和原子科学及激光领域之间存在交叉点，该研究还将对数据存储、纳米技术和医疗诊断等领域产生重大影响。