在物理传输领域,电流、热量、水流等传输现象通常受到碰撞和摩擦产生的阻力影响,导致流动减缓甚至停止。然而,维也纳工业大学的一项新实验却颠覆了这一常规认知。科学家们利用磁场和光场,将数千个铷原子限制在一条直线上运动,成功创造出一种超冷量子气体。在这种气体中,能量和质量以近乎完美的效率流动,即便经过无数次碰撞,流动依然保持稳定且不衰减,展现出一种违背普通物质规律的输运方式。

维也纳工业大学原子研究所的弗雷德里克·穆勒指出,输运现象原则上可分为弹道输运和扩散输运两种类型。弹道输运中,粒子自由运动,行进距离与时间成正比;而扩散输运则源于大量随机碰撞,行进距离与时间的关系并非线性。但在维也纳工业大学的实验中,原子的行为却截然不同,扩散几乎被完全抑制,气体表现得像一个理想导体。
莫勒进一步解释说,实验中的原子只能沿单一方向碰撞,动量不会散射,只在碰撞伙伴之间交换,保持守恒。这种特性使得动量和能量可以无限地在气体中传递,而不会像在普通物质中那样耗散。这种异常行为与牛顿摆的原理相似,即动量直接传递,不会丢失。莫勒还表示:“这些结果解释了为何这种原子云不会达到热平衡,其能量分布不符合通常的热力学定律。”
此次维也纳工业大学的实验不仅揭示了超冷量子气体的独特输运方式,更为理解量子层面上阻力的产生或消失提供了新的研究途径。未来,这一发现有望在量子计算、量子通信等领域发挥重要作用。
更多信息: Philipp Schüttelkopf 等人,《通过测量德鲁德权重表征量子气体中的输运》,《科学》(2025)。期刊信息: arXiv , 《科学》














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