物理学家首次观测到“自由活动”原子
大
中
小
参考消息网5月13日报道据美国趣味科学网站5月6日报道，科学家首次观察到单个原子在空间中的自由互动。这一发现有助于确认量子力学的一些最基本原理，这些原理早在一个多世纪前就已被提出，却从未得到直接验证。
众所周知，由于原子的量子特性，观察单个原子非常困难。例如，由于量子的奇异性，研究人员无法同时知晓原子的位置和速度。不过，利用某些激光技术，他们已经捕捉到了原子云的图像。
这项新研究的合著者、麻省理工学院物理学家马丁·茨维莱因在一份声明中说：“这就像在天空中看到一朵云，但不是组成云的单个水分子。”
新方法更进一步，使科学家能够捕捉到在自由空间中“自由活动”的原子图像。首先，茨维莱因及其同事在极寒温度下将钠原子云聚集在一个松散的晶格中。随后开启由激光束组成的光栅，暂时“冻结”原子的位置。第二束荧光激光紧接着照亮原子的位置。
被观察的原子属于玻色子。这些粒子具有相同的量子力学状态，因此会聚集在一起表现得像波一样。这一概念最初是由法国物理学家路易·德布罗意在1924年提出的，后被称为“德布罗意波”。
随后，茨维莱因及其团队观察到的玻色子表现出了德布罗意波行为。研究人员还捕获了锂费米子的图像，锂费米子是一种排斥相似粒子而非聚集在一起的粒子。
研究结果发表在5月5日的《物理评论快报》周刊上。在同期杂志上，另外两个研究小组用类似的技术观察到了玻色子和费米子对。
茨维莱因说：“我们能够看到这些有趣的原子云中的单个原子，以及它们彼此之间的关系，这相当震撼。”
研究小组计划，未来使用这种被称为“原子分辨显微术”的新技术来研究其他量子力学现象。例如尝试观察“量子霍尔效应”，即电子在强磁场影响下的同步现象。（编译／文怡）
各省市科技厅网站
自治区政府部门网站
西藏各科研院所网站
