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        極化原子間微弱引力首次測得

        2022-03-22 11:39:21
        中國科學探險 2022年11期
        關(guān)鍵詞:原子間正電荷負電荷

        奧地利科學家首次借助激光,讓幾個原子同時極化,使原子兩側(cè)分別帶正電荷和負電荷,從而能相互吸引,形成一種非常特殊的鍵合態(tài),并對其進行了測量。這一研究發(fā)表于《物理評論X》雜志,有望在量子和天體物理學領(lǐng)域發(fā)揮作用。

        在呈電中性的原子內(nèi),帶正電的原子核被帶負電的電子包圍,這些電子就像云一樣圍繞在原子核周圍。如果施加外部電場,電荷分布會稍微變化:正電荷朝一個方向輕微移動,負電荷朝另一方向輕微移動,原子突然呈現(xiàn)出帶正電荷的一邊和帶負電荷的一邊——被極化。

        研究人員解釋說,鑒于光是變化非常快的電磁場,激光也有可能產(chǎn)生這種極化效應(yīng):當幾個原子彼此相鄰時,激光以完全相同的方式使它們極化,左右兩側(cè)分別帶正負電荷,相鄰原子因此能相互吸引。

        上述效應(yīng)已經(jīng)被理論預測很長一段時間,在最新研究中,維也納技術(shù)大學與因斯布魯克大學合作,首次成功測量了原子之間這種奇異的相互吸引力。原子首先被捕獲并在原子芯片上的磁阱中冷卻,然后關(guān)閉磁阱,原子被釋放且自由下落。盡管原子云是“超冷”的,但它的能量足夠其在下落過程中膨脹。如果在此階段原子被激光束極化,它們之間產(chǎn)生吸引力,則原子云的膨脹會減慢,可以借此測量原子間的吸引力。

        研究論文第一作者、維也納技術(shù)大學的米拉·邁沃格指出,用激光束使單個原子極化并非新鮮事,但最新實驗的關(guān)鍵在于,首次成功以可控方式讓幾個原子一起極化,并測量它們之間的吸引力。這種吸引力有助于操縱極冷原子,在量子力學以及在天體物理學領(lǐng)域都很重要。在浩瀚太空中,小力可以發(fā)揮大作用,有助于為某些天體物理場景提供新解釋。

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