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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 責編:故淵
感謝IT之家網友 Coje_He 的線索投遞!

IT之家 6 月 7 日消息,愛因斯坦等科學家早在 20 世紀 20 年代就預測,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)。

關于 BEC 的科學研究可以追溯到一個世紀前的物理學家薩蒂揚德拉-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,具有量子力學定律所規(guī)定的共同特性和行為。

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

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

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

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

科研團隊使用鈉銫分子,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;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,這使科學家能夠擠出最熱分子,從而進一步冷卻分子。

這項成果既可以幫助科學家創(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。

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關鍵詞:愛因斯坦科學

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