最近，美國萊斯大學(xué)物理學(xué)家在超冷原子實驗中觀察到一種奇特的“消失現(xiàn)象”：在某種情況下，兩個物質(zhì)波形成的孤波在彼此穿越過程中會出現(xiàn)距離“鴻溝”，然后出現(xiàn)在另一邊，繼續(xù)無衰減地振蕩。研究小組在最新的《自然·物理學(xué)》雜志上描述了這一奇怪現(xiàn)象。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月2日報道，萊斯大學(xué)物理學(xué)與天文學(xué)教授蘭迪·休雷特小組將幾十萬個鋰原子冷卻到接近絕對零度，形成玻瑟—愛因斯坦凝聚體（BECs）。由于溫度極低，原子振動步調(diào)一致，可看作單個的物質(zhì)波，也叫孤波或孤子。孤波在空間通過時，不會衰減、變平或變形。兩個孤波相撞后彼此通過對方，但仍保持原有的波形和速度，所以也可以把孤波當作粒子來看待。

“首先我們造出BECs，然后用一片光把它分成兩半向兩邊推開。”論文第一作者、博士后研究員杰森·努因說，“光把它們隔開成為兩個孤波，我們再把光去掉，它們就會返回原位，互相撞在一起?！?/p>

研究小組用攝像機拍攝了數(shù)千次孤波對之間的碰撞，發(fā)現(xiàn)在某些碰撞中，孤波互相靠近，但彼此之間總保持著一個微小距離，然后它們出現(xiàn)反彈以避免碰撞?！澳阌肋h也看不到它們在一起，總是會有一個缺口，它們必須跳過去。它們會彼此通過，但在通過時永遠不會共占同一空間?！毙堇滋卣f。

“孤波的一個規(guī)定特征是它們能彼此穿過，再次出現(xiàn)而沒有衰減。”休雷特解釋說，某些碰撞與此一致，兩個孤波振蕩、會合、出現(xiàn)，并繼續(xù)這種周期。但在另一些碰撞中，二者之間總是有個缺口。就像它們走到一起，然后彼此出現(xiàn)反彈。這種缺口，可看作是孤波之間存在斥力的證據(jù)。

為了研究孤波是否被反彈了，他們使波對中的一個比另一個要大，作為“標記”。通過用不同相位的孤波對進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在同相波中，孤波彼此穿過后再次出現(xiàn)，正如理論所預(yù)測；當相位差為180度，也就是完全異相波中，出現(xiàn)了缺口，顯示它們正在反彈。

“雖然我們看到了缺口，但還看到較大的孤波出現(xiàn)在了另一邊，也就是說，它跳過了‘鴻溝’！”休雷特說，“這種情況是因為‘波包’干涉。波有正負振幅，一個是正而另一個是負時，它們就會彼此抵消。它們處在會合點的概率為零。它們會通過那個點，但在那個點上，你永遠看不到它們。”

休雷特說，“實驗證明了孤波能彼此穿過的理論，甚至在它們是異相波出現(xiàn)反彈的情況下。這有助于人們對超冷物質(zhì)產(chǎn)生根本性的新見解。這種相位—決定效應(yīng)在光學(xué)實驗中也有。”