冷原子研究。
從字面就不難看出,這是指在超低溫的條件下研究原子的工作。
高中化學沒有掛科的同學應該知道。
原子的溫度,最直接的反映是原子的速度。
也就是二者呈現正相關。
常溫下。
原子運動速度是很快的,跟亞索似的滑來滑去,問號根本跟不上它們。
而要研究原子的物理性質,需要一個穩定的不會亂跑的單原子或者原子集團。
所以呢。
在研究原子的時候,就需要把原子冷卻下來,也就是把它們給「凍住,o
通常情況下,研究需要原子的溫度在uk附近。
但是由於成本問題,很多時候並不需要整個實驗裝置都處於uk的溫度下。
所以正常的做冷原子的課題組,都會使用雷射來冷卻原子。
也就是冷卻很小的一塊區域。
後世一些日料店也喜歡整這種活,不過他們不是冷卻而是加熱——把一塊鮮牛肉的中間部位烤熟,其他部位都是生的,美其名曰炙心牛肉刺身。
這種吃法徐雲倒是沒多大偏見,但一片要五十多塊錢就很有挑戰人智商的底線了.......
話題再回歸原處。
目前冷卻雷射的原理大多都是都卜勒冷卻,原理較為複雜,此處就不多贅述了。
總之這玩意兒能把原子的溫度降到很低很低。
但降溫的最終結果只是給原子減速,原子雖然慢了下來,但它們依舊無序的散落在冷卻區域的各處。
就像你圈定了很長一條的高速公路,讓其中的車子都失去了動力停在原處,但想要研究這些車子,還需要把它們給聚集到一起才行。
所以這時候呢,就要上另一個技術手段了。
那就是磁-光囚禁阱。
磁-光囚禁阱簡稱磁光阱,代號mot。
在《自然》雜誌2019年評選出的百大微觀實驗中,磁光阱位列第58位,是一個非常非常精妙的實驗設計。
它利用了磁場和光場,慢慢的將微粒變得可控可聚集起來。
mot具體的方法是在z方向上安裝一對反亥姆霍茲線圈,則在xy平面上是沿徑向分布的磁場。
正中心磁場為0,在磁場不為0的地方,會產生塞曼分裂。
塞滿分裂的能級為ae=gubbz/h,而能級劈裂的大小與磁場大小有關,磁場大小與空間位置有關。
所以在存在mot的情況下,二能級原子會受到一個ft的力。
此時施加兩束對射的圓偏振光,當磁場正向時,相較於o+的光,o-的光失諧小,更接近與原子共振。
因此原子會沿著o-的光傳播方向移動到磁場接近0的位置。
磁場負向的地方則相反,最終還是會將原子推向磁場接近於0的地方。
最終。
原子就會被囚禁在磁場為0的點上。
這個原理非常簡單,也非常好理解。
mot可以聚集很多的原子,一次大約可以聚集千萬以上的量級,同時原子密度也會比較大,大概在10^93左右。
就相當於有一輛鏟車,把停在高速路上的所有汽車都「推,到了一起。
當然了。
傳統mot的實驗對象是原子,實驗的時候加入的都是原子氣體——沒錯,都是氣體。(氣態金屬原子這概念不知道現在的課本上講過沒有,印象中應該是有的)
而與原子不同,徐雲他們此次需要考慮的是孤點粒子。
二者無論是在體積還是難度上都無法同一而論,只是孤點粒子同樣為電中性,所以孤點粒子是極少數可以用mot原理進行凝聚的微粒。
不過說一千道一(本章未完!