把一个旋转的陀螺放在桌上，它会一直转，直到摩擦力消费它的角动量为止。

这是牛顿力学的老故事了。但淌若相通的事情发生在晶体里面，几亿个原子在激光的动手下同步旋转，角动量在不同振动模式之间偷偷传递，临了传出来的阿谁旋转所在，真的和你展望的透澈相背，那才是着实让物理学家野蛮的事情。

亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心（HZDR）与马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯方案所的外洋团队，近日在《当然·物理学》杂志发表了一项实验着力。他们初次径直不雅测到了角动量在晶格振动之间震动和守恒的完满经由，并捕捉到一个令东谈主偶而的风物：在特定条款下，旋转所在发生了回转，但角动量守恒定律小数皆莫得被违背。

这件事的奇特之处，需要从"晶格角动量"这个成见提及。

原子也在"转圈"，仅仅你之前没法径直看到

固体物理学中有一个基础成见叫声子，它形色的是晶体里面原子集体结合振动的量子化单元。大宽广东谈主念念到原子振动，脑海中知道的是原子沿直线往复抖动的画面。但试验上，原子在晶格中的通顺不错更复杂，包括作念圆周通顺，而作念圆周通顺的原子，就佩带了角动量。

这种"旋转声子"佩带的角动量，被称为晶格角动量。它的存在在表面上早有预言，但径直在实验中跟踪它的通顺和震动，在此之前从未杀青过。

方案团队选择了量子材料硒化铋算作实验对象。他们用强力太赫兹激光脉冲动手晶体中的原子作念精准的圆周通顺，产生旋转声子，再用超短激光脉冲算作频闪光源，捕捉原子通顺的短暂景色，从而跟踪角动量在不同振动模式之间传递的全经由。

收尾出来的时间，连方案团队我方也感到偶而。

当角动量从一种振动模式震动到另一种振动模式后，新产生的旋转所在发生了回转。这在直观上很难交融：淌若你把一个顺时针旋转的东西的角动量传给另一个东西，你会本能地预期摄取者也顺时针旋转。但实验数据证据着实地夸耀，收尾是逆时针的。

"1 加 1 就是负 1"，九游体育9GameSports中国官网对称性在这里偷偷改写了轨则

方案团队给出的解释，来自材料自身的旋转对称性。

硒化铋的晶格结构具有特等的旋转对称性，这意味着在这种材料中，某些旋转景色即便所在相背，在物理上形色的是并吞种景色。当两个角动量单元访佛期，平淡情况下你期待取得两倍的旋转，但材料的对称性在这里充任了一个"换向器"，使最终收尾佩带相背所在的角动量，况且频率造成了正本的两倍。

方案团队把这个效应形色为量子力学中的"1加1就是负1"。

这不是一个装假，也不是什么机要的例外。角动量守恒在通盘经由中永久建筑，仅仅守恒的方式受到晶格对称性的调控，最终以一种反直观的时势呈现出来。这是对称性主宰物理规则最直白的一次示范。

马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯方案所的实验物理学家奥尔加·米纳科娃说，物理定律直领受当然界对称性主宰，这件事她以为"终点私密"。方案风雅东谈主、HZDR辐照物理方案所长处塞巴斯蒂安·梅尔莱因则径直说，他但愿这个发现"能被写进教科书"。

这个期待并非过甚其辞。角动量在磁性材料中的行径，是交融磁性内容的中枢问题之一。一百多年前，爱因斯坦和德哈斯就依然通过实考评释，更正材料磁化强度不错产生可测量的机械旋转，证实磁角动量和机械角动量之间存在久了有关。但角动量究竟是如何沿着晶格里面传播的，一直是一个悬而未决的问题。

这项方案第一次在实验层面给出了径直谜底，而且谜底还出乎总共东谈主的预感。

在愚弄远景上，方案团队认为这些发现可能有助于将来更精准地限定量子材料中的超快经由，进而为信息存储技能和下一代量子器件的开辟提供新的物理基础。当今主流的磁存储和自旋电子学技能，皆依赖对材料中角动量景色的操控，而交融这个经由在最基础的晶格振动层面是如何运作的，是进一步提高精度和速率的前提。

固然，从基础物剃头现到试验器件还有很长的路要走。但物理学的超越历来如斯，先是有东谈主在出东谈主预感的地方看见了出东谈主预感的风物九游9Game sports(中国)官网，然后才有东谈主念念到怎样用。此次，被看见的是角动量在量子宇宙里的一次"逆转"。