科學家們使用中子散射，首次對二維費米液體進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)了一類新的波長非常短的密度波(高溫超導性就源于這類密度波動)�？茖W家們認為，電子等費米液體可能也存在同樣的現(xiàn)象，因此，最新發(fā)現(xiàn)有望推動高溫超導理論的發(fā)展，也有助于科學家們理解金屬和中子星的成分。研究發(fā)表在3月28日出版的《自然》雜志上。

　　費米液體由相互作用力很強的費米粒子(包括夸克子、電子、質(zhì)子和中子等)組成。費米子廣泛存在于原子核、金屬、半導體和中子星內(nèi)。費米液體也是科學家們用來建模并解釋原子甚至亞原子粒子之間復雜的相互作用(這類互作用受到名為“量子多體物理學”的量子力學的支配)的兩類量子液體之一。

　　費米子也滿足泡利不相容原理，即兩個以上的費米子不能出現(xiàn)在相同的量子態(tài)中，這就使得費米子系統(tǒng)相當復雜。因此，盡管另一類由膠子、光子等玻色子組成的量子液體的物理學基礎已被科學家破解，但費米液體一直是個未解之謎。

　　在最新研究中，來自法國國家科學研究院(CNRS)、芬蘭阿爾托大學、美國橡樹嶺國家實驗室、紐約州立大學布法羅分校和奧地利約翰開普勒林茨大學的科學家們通過中子散射，首次對一份費米液體中波長非常短的元激發(fā)進行了直接觀察。在研究中，中子被集中在一層原子厚的氦-3上，在地球上，氦-3比氦-4(用于氫氣球和宇宙飛船中)少見，其在接近絕對零度時的行為就像費米液體。

　　使用這種散射技術，科學家們觀察到了高頻率的、波長非常短的密度波——零聲波振蕩�？茖W家們認為，在費米氦液體中發(fā)現(xiàn)這些振蕩非常有意思，因為如果能在由電子組成的費米液體中觀察到這類高頻密度振動，這將有望讓高溫超導領域大大受益。

　　該研究團隊接下來打算對該費米子氦系統(tǒng)的屬性進行調(diào)查，隨后再對電子液體進行調(diào)查。

　　該研究的領導者、法國國家科學研究院凝聚態(tài)物理學專家亨利·郭德弗瑞表示：“如果費米子電子系統(tǒng)也擁有同樣的屬性，這會讓研究電子系統(tǒng)的科學家深感興奮，而且，我們的最新發(fā)現(xiàn)也表明，電子液體有可能擁有同樣的屬性。這是量子液體領域的一個重大發(fā)現(xiàn)，會對量子多體物理學產(chǎn)生重要的影響，尤其有助于科學家們理解金屬和中子星的成分。”