物理学家借助一种新型光学离心机，实现了对悬浮在液态氦纳米液滴中的分子旋转进行精确控制，为理解超流体的无摩擦特性及其微观机制提供了新的实验路径。

不列颠哥伦比亚大学（UBC）与德国弗莱堡大学的研究团队在本周发表于《物理评论快报》的论文中报告称，这是首次在超流体内部演示“受控旋转”：研究人员能够直接设定分子的旋转方向和旋转频率。研究团队表示，这一能力对于比较不同旋转频率下分子与其所处量子环境的相互作用至关重要。

UBC物理与天文学副教授、论文第一作者瓦莱里·米尔纳（Valery Milner）指出，在任何流体中控制溶解分子的旋转都并不容易。其原因在于，溶解分子会与周围流体的原子或分子组分发生相互作用，使其在有效意义上“变大”，从而更难被驱动旋转。他将这一过程类比为滚雪球：雪球越大，移动越困难。

液态氦等超流体是一种接近绝对零度的物质状态，具有无粘性流动等特征。研究团队强调，尽管超流体缺乏摩擦，但它仍会表现出溶剂性质。米尔纳表示，量子物质科学关注的一个问题是：当体系从普通流体转变为量子超流体时，从被溶解分子的视角看会发生哪些变化，而新方法将有助于对这一问题开展实验探索。

在技术路径上，传统光学离心机通常通过旋转激光脉冲驱动气体分子旋转：分子会与光束电场对齐并随脉冲转动。但该方法此前尚未在超流体中成功实现对分子旋转的有效操控。

为此，研究团队将分子嵌入掺杂一氧化氮二聚体的氦纳米液滴中，并在激光脉冲之间引入短暂时间延迟。研究人员称，这一设计引发的干涉效应产生了更低且恒定的旋转速率，从而提升了分子的“旋转能力”，使其能够在超流体环境中实现可控旋转。

研究团队表示，下一步将利用新型离心机提供的“控制旋钮”持续扫描旋转频率，并跨越一个临界频率。按照其描述，一旦超过该频率，由于超流性被破坏，分子旋转预计将出现快速衰减。米尔纳称，目前尚不清楚这种转变在原子尺度上如何发生、何时发生以及对应的具体频率范围，这也是团队正在推进的研究方向。