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　　新華社客戶端武漢11月18日電（記者譚元斌）由中美科研人員組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在量子多體物理研究中取得重要進(jìn)展，不僅從數(shù)學(xué)上對(duì)自旋電荷分離現(xiàn)象進(jìn)行了精確描述和分析，而且給出了通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一現(xiàn)象的具體方案。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于物理學(xué)領(lǐng)域國(guó)際知名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》。

　　一維Yang-Gaudin費(fèi)米氣體的電荷和自旋激發(fā)譜。黃色區(qū)是電荷自由度中的粒子-空穴連續(xù)激發(fā)譜，綠色區(qū)域是著名的雙自旋子的分?jǐn)?shù)化激發(fā)譜。在小動(dòng)量激發(fā)時(shí)，電荷與自旋激發(fā)都具有聲子色散關(guān)系，但以不同的群速度傳播，展現(xiàn)了電荷-自旋分離現(xiàn)象的本質(zhì)。 

　　中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、北京計(jì)算科學(xué)研究中心、美國(guó)萊斯大學(xué)的學(xué)者合作開展了此項(xiàng)研究。他們通過研究量子統(tǒng)計(jì)物理中Yang-Gaudin模型的精確解，揭示了自旋電荷分離現(xiàn)象以及非相干自旋液體的微觀機(jī)制。

　　自旋電荷分離是一維量子體系所獨(dú)有的多體物理現(xiàn)象。這種現(xiàn)象指的是處于一維狀態(tài)的量子體系在低能激發(fā)時(shí)會(huì)分裂成兩種準(zhǔn)粒子，一種攜帶自旋，一種攜帶電荷。對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行研究已有40多年的歷史，但是人們對(duì)該現(xiàn)象尚缺乏深刻的理解。該團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格證明，當(dāng)激發(fā)涉及反向散射或在臨界區(qū)受到熱漲落的強(qiáng)烈干擾時(shí)，超冷費(fèi)米原子體系的自旋電荷分離的朝永-拉亭戈液體特性就會(huì)失效，在臨界區(qū)將涌現(xiàn)出非相干的拉亭戈液體區(qū)。

　　比熱臨界相圖。QC代表量子臨界區(qū)，TLL代表朝永-拉亭戈液體，COR是非相干拉亭戈液體區(qū)。在非相干拉亭戈液體區(qū)，電荷自由度是相干的，以聲速傳播，而自旋自由度變成自由的氣體形式，不再具有聲速。 

　　該團(tuán)隊(duì)證明了一維超冷費(fèi)米原子體系的動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)因子不但可以用來觀測(cè)自旋電荷分離的激發(fā)譜，而且可以用來驗(yàn)證朝永-拉亭戈液體動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)函數(shù)。他們據(jù)此提出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自旋電荷分離現(xiàn)象的具體方案。

　　專家認(rèn)為，該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果提供了對(duì)自旋電荷分離、量子臨界性和非相干拉亭戈液體的數(shù)學(xué)解釋，給出了量子多體物理的一個(gè)優(yōu)美范例。

　　編輯：陳輝