研究：量子系統中存在「永生粒子」

人類、行星、恆星、星系，乃至整個宇宙都有「到壽」的一天，但是一組科學家發現量子系統中的準粒子似乎是「永生」的。

準粒子是固態系統中的各種虛擬粒子，在電場或磁場的激發下其行為就像粒子一樣。比如聲子（phonon）、極化子（polaron）都是準粒子。

慕尼黑工業大學（Technical University of Munich，TUM）的研究人員開發了一些方法計算這些準粒子之間複雜的相互作用，在一台高能電腦上模擬它們的衰變。

TUM物理學家Ruben Verresen說：「周密的模擬結果顯示：這些準粒子也會衰變；但是，完全一樣的粒子又會從廢墟中誕生。如果衰變發生得很快，逆向反應（誕生新粒子的過程）馬上就會出現。這個過程可以無盡反覆，呈現一種衰變和再生之間持續的振蕩。」

物理學家們說，這種現象並不違反熱力學定律，因為這種振蕩轉變為物質，符合波粒二像性。

在此過程中，熱力學的能量退化指標——熵沒有減少，只是保持常量。雖然這也挺奇怪的，但並沒有打破目前認知的物理規則。

研究人員表示，這項發現回答了兩個難題。

實驗中用到的複合物Ba3CoSb2O9非常穩定，令科學家非常驚訝。基於這份研究的發現可以推測，它的穩定性可能來源於裏面的磁性準粒子磁子（magnon）。模擬系統中看到，磁子在衰變後又會「重生」。

氦在絕對零度時成為無阻抗液體的現象似乎也迎刃而解，可能就是由於其中含有大量準粒子旋子（roton）的緣故。

目前這份研究還處於理論階段。研究人員認為，準粒子的「永生性」很可能有助於量子電腦實現「永久性儲存數據」特性。

這份研究近期發表在《自然．物理》（Nature Physics）期刊上。#

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