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百年探索終有成果,-273.15℃ 下“超冷分子”玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)首次形成

2024/6/7 8:21:59 來源:IT之家 作者:故淵 責(zé)編:故淵
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IT之家 6 月 7 日消息,愛因斯坦等科學(xué)家早在 20 世紀(jì) 20 年代就預(yù)測,原子等粒子在接近絕對零度的環(huán)境下不再“單兵作戰(zhàn)”,而是凝聚成一個“超級原子”,形成玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)(BEC)。

關(guān)于 BEC 的科學(xué)研究可以追溯到一個世紀(jì)前的物理學(xué)家薩蒂揚(yáng)德拉-納特-博斯和阿爾伯特-愛因斯坦。他們在 1924 年和 1925 年發(fā)表的一系列論文中預(yù)言,一組冷卻到接近靜止的粒子將凝聚成一個單一的、更大的超實體,具有量子力學(xué)定律所規(guī)定的共同特性和行為。

科學(xué)家于 1995 年已經(jīng)實現(xiàn)了原子 BEC 狀態(tài),并一直探索在分子上也實現(xiàn) BEC 狀態(tài)。

研究人員表示,分子能以原子不可能的方式旋轉(zhuǎn)和振動,分子 BEC 可為物理學(xué)家提供模擬和理解更廣泛物理現(xiàn)象的可能性,但與原子相比,分子的控制和冷卻更具挑戰(zhàn)性。

科學(xué)家在紐約最冷的地方--哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家塞巴斯蒂安?威爾(Sebastian Will)實驗室內(nèi),成功地用分子創(chuàng)造出了一種獨特的量子態(tài)物質(zhì)--玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)(BEC)。

該實驗在荷蘭拉德布德大學(xué)的理論合作者蒂伊斯?卡曼(Tijs Karman)的支持下推進(jìn),相關(guān)成果發(fā)表在《Nature》上。

科研團(tuán)隊使用鈉銫分子,冷卻到 5 納開爾文(約 -459.66 °F/-273.1℃),讓 1000 多個分子處于一個巨大的量子態(tài),形成了分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。

每個極性分子由一個鈉原子和一個銫原子組成。他們利用兩種微波場操控極性分子:一種控制分子的旋轉(zhuǎn);另一種則使分子發(fā)生振蕩。這兩個微波場“攜手”使分子朝向特定方向,防止了分子之間發(fā)生碰撞,這使科學(xué)家能夠擠出最熱分子,從而進(jìn)一步冷卻分子。

這項成果既可以幫助科學(xué)家創(chuàng)造出能無阻力流動的超固體材料,又有助于研制新型量子計算機(jī)。

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