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中新社武漢6月20日電 (馬芙蓉 楊婷婷)記者20日從中國科學院精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院獲悉，該院管習文科研團隊與美國萊斯大學科研團隊合作，通過實驗首次確定性觀測到自旋-電荷分離的奇特現(xiàn)象。
自旋-電荷分離是一維量子多體物理中獨特的普適規(guī)律。通常在一維相互作用電子系統(tǒng)中，其低能激發(fā)可分離成兩種彼此獨立的集體運動模式：一種模式只攜帶自旋，另一種模式只攜帶電荷，這種奇特的現(xiàn)象稱之為自旋-電荷分離。“朝永-拉亭戈液體理論”可以用來描述這種低能普適行為。
管習文介紹，盡管這方面的研究有40多年歷史，人們也在一維固體材料發(fā)現(xiàn)一些與自旋-電荷分離現(xiàn)象相關的證據，但是對于這種現(xiàn)象至今缺乏確定性實驗驗證。
中美研究團隊自2018年開始合作，通過量子可積系統(tǒng)理論，在2020年得到一維超冷費米氣體獨特的分數(shù)化準粒子和自旋-電荷分離現(xiàn)象的精確結果，并給出實驗驗證自旋-電荷分離現(xiàn)象的具體方案。其后，團隊繼續(xù)攻關，通過囚禁一維超冷原子實驗，分別獨立激發(fā)自旋和電荷的密度波，并測量其相互作用依賴的速度，成功觀測到自旋-電荷分離的奇特現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)該體系中由自旋反向散射引起的非線性朝永-拉亭戈液體效應。相關研究成果于2022年6月17日發(fā)表在《科學》上。
據介紹，該項科研不但展現(xiàn)了量子多體物理中的典范，也為將來基于原子分子和光物理的精密測量科技提供了新思想。(完)
