幾十年來(lái)，研究人員一直在對(duì)原子和離子進(jìn)行激光冷卻實(shí)驗(yàn)，但迄今無(wú)人觀察到兩者在極低溫度下的混合物。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)25日?qǐng)?bào)道，荷蘭科學(xué)家將鐿離子置于預(yù)先冷卻至絕對(duì)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(jìn)量子技術(shù)的發(fā)展。
在最新研究中，阿姆斯特丹大學(xué)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(shù)冷卻單個(gè)鐿離子，此外，他們還單獨(dú)制備出由約10000個(gè)鋰原子組成的原子氣團(tuán)，并將其冷卻至接近絕對(duì)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(jí)，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(jìn)一步理解量子多體現(xiàn)象，也可用于原子鐘乃至量子計(jì)算機(jī)中，但迄今還沒(méi)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(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。”
她解釋說(shuō)：“我們的實(shí)驗(yàn)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(chǎng)。但此前的研究表明，電場(chǎng)會(huì)對(duì)原子-離子碰撞產(chǎn)生負(fù)面影響，使其發(fā)熱，我們通過(guò)使用重離子鐿和輕原子鋰減輕了熱效應(yīng)。”
觀測(cè)結(jié)果發(fā)表于最新一期《自然·物理學(xué)》雜志，揭示出一些可能對(duì)新量子技術(shù)研發(fā)產(chǎn)生影響的效應(yīng)。
格里特斯瑪說(shuō)：“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(yīng)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(xué)，或在相互作用的原子和離子的量子多體物理學(xué)領(lǐng)域找到用武之地，甚至可用于量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)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(huì)對(duì)未來(lái)的研究產(chǎn)生影響。(記者 劉霞)
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