科学探索|“一些奇怪的事情正在发生”--物理学家回答了一个数十年前的问题( 二 ) “一些奇怪的事情正在发生”

Weld说道：“我们可以使用一种叫做Feshbach共振的工具来保持原子之间的隐身状态，或我们可以用任意强的相互作用使它们相互反弹”通过转动一个旋钮，研究人员可以使锂原子从排舞变成狂舞区并捕捉到它们的行为。
正如预期的那样，当原子彼此不可见时，它们接受了激光的踢打从而达到一定的程度，之后，尽管反复踢打，它们在动态的局部状态下停止移动。但当研究人员调高互动时，不仅局部状态减少了而且该系统似乎从反复的踢打中吸收了能量，并模仿了经典的混沌行为。
不过Weld指出，虽然相互作用的无序量子系统正在吸收能量，但它这样做的速度比经典系统要慢得多。
他说道：“我们所看到的是一些吸收能量的东西，但不像经典系统那样好。而且看起来能量大致是随着时间的平方根增长，而不是随着时间的线性增长。因此，相互作用并没有使它成为经典；它仍是一个奇怪的量子状态，表现出反常的非局域化。”
测试混沌
Wled的团队使用了一种叫做“回声”的技术，在这种技术中，动能演化被向前运行，然后向后运行，并以直接测量相互作用破坏时间可逆性的方式。这种对时间可逆性的破坏是量子混沌的一个关键标志。
“另一种思考方式则在问：系统在一段时间后对初始状态有多少记忆？”研究论文共同作者Roshan Sajjad说道。他表示，在没有任何扰动的情况下如杂散光或气体碰撞，如果物理学向后运行该系统应该能够返回到其初始状态。“在我们的实验中，我们通过逆转踢球的相位来逆转时间，‘撤销’第一组正常踢球的影响。我们着迷的部分原因是，不同的理论对这种类型的互动设置的结果预测了不同的行为，但从来没有人做过这个实验。”
“混沌的粗略概念是，即使运动规律是时间可逆的，一个多粒子系统可能是如此复杂，对扰动如此敏感，实际上不可能返回到其初始状态，”主要作者Alec Cao说道。他解释称，转折点是在一个有效的无序（局部）状态下，相互作用在某种程度上打破了局部化，甚至系统失去了时间可逆的能力。
“直截了当地讲，你会认为相互作用会破坏时间逆转，但我们看到了更有趣的东西。一点点的互动实际上是有帮助的！这是这项工作中更令人惊讶的结果之一，”Sajjad补充道。
Weld和Galiski并不是唯一见证这种模糊的量子状态的人。华盛顿大学物理学家Subhadeep Gupta和他的团队同时进行了一个补充实验，在一维背景下使用较重的原子产生了类似的结果。这一结果跟加州大学圣巴巴拉分校和马里兰大学的实验结果一起发表在《Nature Physics》上。
“UW的实验是在一个非常困难的物理体系中进行的，25倍重的原子被限制只能在一个维度上移动，但也从周期性的磕碰中测量到了比线性更弱的能量增长，并揭示了一个理论结果一直冲突的领域，”Gupta说道。
这些发现，就像许多重要的物理学结果一样，开启了更多的问题并为更多的量子混沌实验铺平了道路，在那里，人们梦寐以求的经典和量子物理学之间的联系可能会被发现。