美國耶魯大學(xué)的科學(xué)家成功利用“磁光捕獲”技術(shù)打造迄今為止溫度最低的分子。實驗中，他們將選定分子的溫度降到只比絕對零度高出2.5‰的程度。這一研究成果能夠應(yīng)用于從量子化學(xué)到粒子物理學(xué)最基本理論測試等一系列領(lǐng)域，幫助科學(xué)家進行各種新研究。照片展示了一個光學(xué)洞，用于精確調(diào)節(jié)激光，而后捕獲和冷卻分子。
過去，磁光捕獲就是原子物理學(xué)家非常推崇的一項技術(shù)，但只在單個原子尺度。這項實驗取得的巨大成就是創(chuàng)造了有記錄以來分子——兩個或者更多原子群——溫度的最低紀(jì)錄。這項技術(shù)利用激光冷卻粒子同時將它們固定在適當(dāng)位置。這一研究成果能夠應(yīng)用于從量子化學(xué)到粒子物理學(xué)最基本理論測試等一系列領(lǐng)域。
磁光捕獲技術(shù)利用激光將分子固定到適當(dāng)位置。在此之后，物理學(xué)家能夠?qū)Ψ肿舆M行冷卻，達到略高于絕對零度的程度。
北京時間29日消息，據(jù)國外媒體報道，美國耶魯大學(xué)的科學(xué)家成功打造迄今為止溫度最低的分子。實驗中，他們將選定分子的溫度降到只比絕對零度高出2.5‰的程度。這一研究成果能夠應(yīng)用于從量子化學(xué)到粒子物理學(xué)最基本理論測試等一系列領(lǐng)域，幫助科學(xué)家進行各種新研究。研究論文刊登在《自然》雜志上。
研究中，耶魯大學(xué)的科學(xué)家利用激光降低一氟化鍶的溫度，這一過程被稱之為“磁光捕獲”。通過直接冷卻將分子溫度降至接近絕對零度(零下)是物理學(xué)領(lǐng)域的一個里程碑式成就。耶魯大學(xué)物理學(xué)教授和首席研究員戴夫-德米勒博士表示：“我們可以開始研究在接近絕對零度時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。我們有機會了解基本的化學(xué)機制。”
過去，磁光捕獲就是原子物理學(xué)家非常推崇的一項技術(shù)，但只在單個原子尺度。這項實驗取得的巨大成就是創(chuàng)造了有記錄以來分子——兩個或者更多原子群——溫度的最低紀(jì)錄。這項技術(shù)利用激光冷卻粒子同時將它們固定在適當(dāng)位置。德米勒博士解釋說：“想象一下一個淺碗，里面裝著一點糖蜜。如果將一些球滾到碗里，它們會緩慢下沉，最后堆積在碗底。具體到我們的實驗，分子就是這些小球，裝糖蜜的碗通過激光束和磁場打造。”
一直以來，分子的復(fù)雜振動和旋轉(zhuǎn)還是一個巨大挑戰(zhàn)，無法進行磁光捕獲。耶魯大學(xué)的研究小組采取了一種獨特的方式進行捕獲，靈感來自于上世紀(jì)90年代的一篇晦澀的研究論文。這篇論文闡述了在一個通常無法滿足冷卻和捕獲要求的條件下產(chǎn)生的磁光捕獲型結(jié)果。
德米勒和他的同事在一個地下實驗室研制他們的實驗儀器。他們的儀器采用大量線路、電腦、電氣元件、鏡子和低溫冷藏裝置。冷卻過程中，他們使用十幾道激光，每一道激光都進行精確控制。德米勒表示：“想象一下將一幅展示高科技的圖像放入詞典，我們做的就是類似的事情。一切雖然很有秩序，但還是有一點亂。”
耶魯大學(xué)的研究小組之所以選擇一氟化鍶是因為它們的結(jié)構(gòu)比較簡單——一個電子環(huán)繞整個分子移動。德米勒指出：“我們一度認(rèn)為最理想的選擇是雙原子分子。”這一研究成果打開了一扇門，能夠應(yīng)用于一系列領(lǐng)域——從精確測量和量子模擬到超冷化學(xué)再到粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的測試——讓科學(xué)家進行進一步實驗。”
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