利用雷射來控制一些超冷的原子，一支科學家團隊業已測定了一種通常被認為是物質第六態之氣體的黏性係數(viscosity)，也就是黏度。此些測定證實，上述氣體能被用來作為諸如超高溫超導體、中子星的核物質及甚至宇宙大爆炸數微秒後產生之物質態等奇異物質的"縮尺模型"(scale model)。

此些結果可能也容許未來弦論(string theory)的實驗性驗證。

利用被陷於由雷射光造成之毫米大小碗狀凹處中的超冷鋰-6原子費米氣體，杜克大學的物理學家John Thomas進行了諸多黏性係數測定。當經冷且被置於適當大小的磁場內時，此些原子如量子力學定律所容許般強烈地交互作用。Thomas表示，該強烈交互作用的氣體展現了諸多"異常屬性"，諸如近乎無摩擦力的液體流動。

該團隊的報告，發表於2010年12月10日版的《科學》(Science)期刊。

在超冷條件下，該氣體的諸多屬性是由普遍存在的界尺(universal ruler)，也就是自然的長度尺度(natural length scale)所決定。該原子氣體的界尺是這些原子間的平均間隔。根據量子物理學(quantum physics)，此間隔決定了所有其他自然的尺度(諸如能量、溫度及黏性係數等的尺度)，這使得該種超冷氣體成為其他奇異物質的縮尺模型。Thomas表示，他及其他人業已證實，該種氣體如同是諸如溫度等諸屬性之普遍存在的尺度模型，不過這是他們首度試驗了黏性係數的按比例測定。目前，這正好是科學家們特別感興趣的事。

Thomas首先於華氏負459度下測定了此氣體的黏性係數。關掉局限該氣體的陷阱，之後再行陷捕住，導致了該費米氣體的半徑產生振動。該被稱為呼吸模型的振動類似一塊果凍的晃動。振動持續愈久，黏性係數愈低。稍高溫度下，此些研究人員卻觀測到該氣體，在從此陷阱被釋出之後，多快地從雪茄形狀變成薄餅狀。形狀改變得愈慢，則黏性係數愈高。

未涉及該項研究的芝加哥大學(the University of Chicago)理論學家Kathy Levin宣稱：「對冷凝態物理(condensed matter physics)領域及特別是高溫超導性而言，此些結果極其重要。」她表示，該費米氣體的黏性係數類似於，以無阻抗流動之超流體的傳導性。於冷凝態的世界中，這種"完美的流動性"也被觀察到，特別是在被用來製造高溫超導體的材料中。Levin表示，此些新數據，特別是在較低溫下，與超導體應如何流動的斷言"似乎十分相一致"。

杜克大學的物理學家Berndt Mueller表示，就研究科學家們無法於實驗室中探索的宇宙元素而言，該費米氣體作為縮尺模型也是重要的。即使極小結實的中子星(也就是，沒有成為黑洞的死恆星)於地球上能重達數十億噸，因而是太密實以至於無法進行研究。不過，此些顯示該費米氣體普遍存在之屬性(universal properties)的數據，使物理學家們得以估測，從鋰-6原子的間隔到上述恆星中之中子間的間隔尺度。於是，針對該費米氣體進行的諸多測定，能被用來斷言上述恆星的固有能量及其他屬性。就宇宙大爆炸數微秒後所產生及諸如於日內瓦大型強子對撞機之粒子加速器中正被研究之夸克-膠子等離子體(quark-gluon plasma)的物質態而言，也能作出類似的估測。

Thomas表示，此些新結果也賦予了使用弦論作出之斷言的實驗性洞察力，弦論是結合了古典重力世界與量子物理的數學概念。弦理論學家們已將黏性係數對強烈交互作用體系中之熵(entropy：表內部變化之複雜程度的量)的比率下限納入考量。此些新實驗測定了在該費米氣體中的上述兩種屬性且證實，該氣體的最低限度介於弦理論學家們的下限4到5倍之間。

Thomas宣稱：「此些測定並未直接驗證弦論。」他強調諸多防止誤解的解釋表示，此下限是為高能體系所導出的，在此愛因斯坦的相對論是不可或缺的，而此些費米氣體實驗研究的是低能的氣體。倘若弦理論學家們特別為某種費米氣體產生諸多新的估測，則科學家們將能僅以桌上型的設備，作出該理論精確的實驗性驗證。

網址：http://www.eurekalert.org/pub_releases/2010-12/du-f-n120910.php

翻譯：peregrine