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流体动力学晶体中声子的光谱表现出狄拉克锥，显示出准粒子对的产生。图片来源：物理学家组织网
科技日报记者 刘霞
韩国研究人员在最新一期《自然·物理学》杂志上发表论文称，他们首次在经典系统内观察到此前被认为仅出现于量子系统内的“准粒子”，最新研究有助于科学家们进一步揭示经典耗散系统的多体物理学。
准粒子不同于通常所说的基本粒子，而是类似于基本粒子的物理实体，从大量基本粒子的相互作用中产生，是一种“长寿”的集体激发态。准粒子的概念由苏联物理学家列夫·朗道于1941年提出，比如超导中的玻戈留玻夫准粒子、半导体中的激子以及声子等。
研究人员指出，从准粒子的角度研究一些集体现象，可深入了解各种物理环境，尤其是超导和超流体，比如科学家此前在石墨烯内发现的狄拉克准粒子。但迄今为止，准粒子的观测和应用仅限于量子物理学，因为在经典凝聚态物质中，粒子之间的碰撞太高，使长时间的类粒子激发几乎无法获得。
但在最新研究中，韩国基础科学研究所软物质和活物质中心的科学家挑战了准粒子只属于量子物质的标准观点。他们研究了一个由微小颗粒组成的经典系统，该系统由薄微流体通道中的黏性流驱动。当粒子被黏性流拖曳时，它们会扰动周围的流线，从而相互施加流体动力。
研究团队发现，这些作用范围比较长的力使粒子“成双成对”。而大量成对耦合的粒子暗示，这些是系统内的准粒子。当研究人员模拟了一个由数千个粒子组成的大型二维晶体并检查其运动时，证明了上述假设是正确的。
研究人员解释道，这项工作首次证明，基本量子物质概念特别是准粒子，可帮助理解经典耗散系统的多体物理学。而且，这些发现表明，迄今为止仅在量子系统内测量到的其他集体现象可能会在各种经典耗散环境中被揭示。
标签： 耗散系统
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