第一个“原子龙卷风”由氦原子的漩涡形成

“原子龙卷风”这一术语听起来更像是一个比喻,用于形容在微观尺度上原子运动的某种特殊状态或现象,而不是一个具体的、广泛认可的物理学术语。不过,从你的描述来看,你可能想了解的是关于稀释气体 Bose-Einstein 凝聚(Bose-Einstein Condensate, BEC)或者其他冷原子实验中观察到的类似漩涡结构的现象。

Bose-Einstein 凝聚是当某些类型的原子(如碱金属原子,包括氦-4的同位素,在极低温度下)冷却至接近绝对零度时,大部分原子会占据量子态的最低能级,形成一种特殊的量子态,表现出宏观量子现象。在这种状态下,原子的行为更像是一个单一的“超级原子”,可以展现出超流性、量子涡旋等奇异性质。

确实,科学家们在实验室中通过操控BEC,已经成功地制造出了原子尺度的漩涡和涡旋结构。这些漩涡与宏观世界中的气象漩涡或水中的漩涡有相似之处,但它们是量子力学法则下的产物,因此被称为“量子漩涡”或在通俗说法中可能会被比喻为“原子龙卷风”。这些结构对于研究量子流体动力学、超流性和拓扑量子态等领域有着重要意义。

值得注意的是,虽然氦原子(尤其是氦-4)是实现BEC的常用原子之一,但“原子龙卷风”的概念并不特指由氦原子形成,其他符合玻色-爱因斯坦统计的原子在类似条件下也能形成类似的量子漩涡结构。

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