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物理学家诱导分子进入奇异量子态,结束了长达数十年的探索

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    發表於 2024-11-6 16:47:55 |只看該作者 |倒序瀏覽
    物理学家成功地将分子冷却到极低的温度,使数百个分子同步,形成了一个巨大的量子态。这些状态可以用来探索奇异的物理现象,比如创造可以无阻力流动的固体材料,或者作为新型量子计算机的基础。

    自1995年以来,物理学家已经用原子制造了类似的状态,称为玻色–爱因斯坦凝聚态(Bose–Einstein condensate,BEC),并利用它们来研究各种量子现象。他们也渴望从稳定的分子中制造出这样的凝聚态。由于分子比原子相互作用更复杂,这将为量子研究和量子技术提供更丰富的机会。但分子也很难冷却到绝对零度以上的十亿分之一摄氏度,而这是形成凝聚态所必需的。

    美国哥伦比亚大学的物理学家塞巴斯蒂安·威尔(Sebastian Will)和他的团队找到了一种方法,防止极性分子云中的碰撞,每个极性分子由一个钠原子和一个铯原子组成。研究小组对云施加了两种不同的微波场,一种使分子旋转,另一种使分子振荡。这些磁场共同作用,使分子定向,使它们总是相互排斥。

    这种斥力阻止了碰撞,使研究小组能够在不损失太多分子的情况下,通过将最热的分子挤出来进一步冷却分子。结果是超过1000个分子冷却到比绝对零度高60亿分之一摄氏度并形成凝聚态。最终,玻色-爱因斯坦凝聚态的特征“被清楚地显示出来了”。

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