侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

科学家首次利用激光“冻结”原子波

    法国和意大利科学家的两项最新研究,成功利用激光束实现了原子波的“冻结”,也就是在金属原子身上实现了所谓的“安德森局域化””(Anderson localization)。相关论文发表在6月12日的《自然》杂志上。

局域化的原子波。蓝色表示随机模式的激光(蓝色),绿色表示超冷原子云,

红色表示另一束单独限制激光,用于将原子运动限制在一维尺度。

    量子力学认为,物质没有确定的位置,一切物质都会波动。物质波的实质就是几率波,即在空间中某点某时刻可能出现的几率。物质表现出的宏观位置其实是几率波函数的平均值。以原子波为例,它的波长与原子温度有关,当温度高时,会清楚地显示位置与运动轨迹,但波长非常小,很难表现出人眼能观测到的波动现象;但如果温度一再降低,原子运动速度会变慢,波长却随之变长,波动性逐渐显现出来。
    
    此前,科学家已经证实,利用激光辐射冷却原子能够产生原子波,而当温度降至绝对零度时,所有原子更是会以相同的波动量子态凝聚在一起,即所谓的玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)。
    
    在1958年,美国物理学家Philip Anderson预测,如果在导体内加入杂质,电子在传导时会被这些杂质散射,多重散射波会发生互相干扰,这种综合效果会导致电子的运动受限停止,从而使金属的导电性消失,呈现出绝缘体的性质。这一预测后来被实验证实,安得森也因此获得1977年的诺贝尔物理学奖。
    
    理论上,“安德森局域化”可以扩展为波在随机介质中传播会因散射而停止,波会集中在空间中的某一区域。最新研究就是对原子波中实现该效应的首个证实。进行这两项研究的是法国国家科学研究中心(CNRS)光学研究所的Philippe Bouyer等人和来自意大利佛罗伦萨大学的一支独立研究小组。
    
    两队研究人员让原子穿过混杂的激光束,激光束的聚集程度影响着原子的散射度。随后,他们将微观原子云冷却到接近绝对零度,形成玻色—爱因斯坦凝聚。在此基础上,研究人员令这些BEC原子从很小的初始点开始,沿着由激光束创造的线路扩展、膨胀。随后,他们要么将激光照过毛玻璃,要么复合多重波长的激光,让该线路上生成随机模式,结果,这些BEC原子只能扩展到大约1/10英寸(2毫米左右)就会停下来。
    
    Bouyer表示,新的研究结果说明,利用玻色—爱因斯坦凝聚,人们可以真正模拟一些非常复杂的系统,比如半导体。他还指出,下一步的研究目标就是将该技术拓展到二维甚至三维空间,从而更好地模拟真实的材料。

(编辑:文静)

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号