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深度解讀

絕對零度附近,離子和原子混合物首次“現(xiàn)形”

來源:科技日報2020-02-28 我要評論(0 )   

幾十年來,研究人員一直在對原子和離子進行激光冷卻實驗,但迄今無人觀察到兩者在極低溫度下的混合物。據(jù)物理學家組織網(wǎng)25日報道

幾十年來,研究人員一直在對原子和離子進行激光冷卻實驗,但迄今無人觀察到兩者在極低溫度下的混合物。據(jù)物理學家組織網(wǎng)25日報道,荷蘭科學家將鐿離子置于預先冷卻至絕對零度附近的鋰原子云中,首次觀察到了原子、離子在極低溫度下的混合物,有望促進量子技術的發(fā)展。

       在最新研究中,阿姆斯特丹大學的雷內(nèi)·格里特斯瑪博士及其同事首先使用激光冷卻技術冷卻單個鐿離子,此外,他們還單獨制備出由約10000個鋰原子組成的原子氣團,并將其冷卻至接近絕對零度。隨后,他們借助一組工具,讓離子與原子云重疊,并監(jiān)視離子能級,最終確定了離子與原子云間碰撞產(chǎn)生的能量。

       格里特斯瑪表示:“冷原子和離子有望幫助我們進一步理解量子多體現(xiàn)象,也可用于原子鐘乃至量子計算機中,但迄今還沒有人在如此超冷的溫度下制造出原子和離子的混合物,我們最先實現(xiàn)了這一目標?!?/span>

       她解釋說:“我們的實驗面臨的主要挑戰(zhàn)是讓離子一直被限制在氣體內(nèi),為此,我們施加了電場。但此前的研究表明,電場會對原子—離子碰撞產(chǎn)生負面影響,使其發(fā)熱,我們通過使用重離子鐿和輕原子鋰減輕了熱效應?!?/span>

       觀測結果發(fā)表于最新一期《自然·物理學》雜志,揭示出一些可能對新量子技術研發(fā)產(chǎn)生影響的效應。

       格里特斯瑪說:“我們首次觀察到,在中性原子氣體內(nèi)的離子被冷卻到量子效應變得重要的狀態(tài),該系統(tǒng)可用于在單粒子尺度研究量子化學,或在相互作用的原子和離子的量子多體物理學領域找到用武之地,甚至可用于量子計算機領域的研究。”

       該研究小組還發(fā)現(xiàn)了一些指向離子與原子間碰撞內(nèi)發(fā)生的量子現(xiàn)象的證據(jù),這些新發(fā)現(xiàn)可能會對未來的研究產(chǎn)生影響。

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激光冷卻原子
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