湖北日報訊 6月21日，記者從中國科學院精密測量科學與技術創新研究院獲悉，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-電荷分離的奇特現象。相關研究成果日前發表在國際權威學術期刊《科學》上。
 

　　粒子間復雜的相互作用和系統豐富的內部自由度通常給系統物理特性的描述帶來巨大挑戰。自旋-電荷分離是一維量子多體物理中獨特的規律。通常在一維相互作用電子系統中，其低能激發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，這種奇特的現象稱之為自旋-電荷分離。

　　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現一些與自旋-電荷分離現象相關的證據，然而對于這種現象至今仍缺乏令人信服的實驗驗證，一直是理論和實驗研究難題。

　　中美研究團隊自2018年開始合作，通過量子可積系統理論，在2020年得到一維超冷費米氣體獨特的分數化準粒子和自旋-電荷分離現象的精確結果，并給出實驗驗證自旋-電荷分離現象的具體方案。其后，團隊繼續攻關，通過囚禁一維超冷原子實驗，分別獨立激發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-電荷分離的奇特現象，并發現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。

　　據悉，該研究成果在國際上首次通過超冷原子氣體實驗驗證了自旋-電荷分離現象的朝永-拉亭戈液體理論，并給出非線性拉亭戈液體理論的有力證據。本項工作解決了自旋-電荷分離現象至今缺乏確定性的實驗驗證的科學難題，彌補了該領域的缺陷，為將來基于原子分子和光物理的精密測量科技提供了新的思想。

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