|
麻省理工学院和哈佛大学超级原子中心，电子研究实验室的科学家提出了一种只用激光冷却来产生三维玻色-爱因斯坦凝聚态的新方法。在他们发表在《物理评论快报》上的研究中，展示了科学家技术在生产玻色-爱因斯坦凝聚物方面的有效性，达到了远低于有效反冲温度的温度。在过去的物理学研究中，直接激光冷却玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是一个经常被追求的目标，但却非常难以实现。 Steven Chu和Mark Kasevich首次尝试了这种方法，Steven Chu曾因激光冷却技术获得诺贝尔奖。由卡尔·威曼、埃里克·康奈尔和沃尔夫冈·凯特勒领导的其他小组，所有的BEC诺贝尔奖得主，都成功地用蒸发冷却代替了BEC。最终，在这项突破性的新研究之前，大多数研究人员放弃了只用激光冷却来产生BEC。研究之一的VladanVuletić说：几年前，我已经知道如何通过使用特定的激光频率来减少原子激光冷却的主要障碍，光诱导的原子分子形成。 与通过蒸发冷却相比，激光冷却有可能更快、更有效，从而减少了实验设置的限制。激光冷却原子需要仔细地定位一组激光，并对它们进行调谐，通过用光子踢它们来减慢原子的运动。这种技术通常用于创建冷原子云，但到目前为止，用它创建对BEC来说，密度足够高的冷原子样本被证明是非常具有挑战性的。造成这一现象的一个关键原因是，激光可以将邻近的原子光缔合成分子，然后离开原子陷阱。 发现，可以通过故意选择泵浦激光的能量来大大减少原子损失，从而使形成分子所需的能量不匹配，再加上精心优化所谓的拉曼冷却序列，这让我们能够产生一个密度足够高的冷原子云，在大约一秒钟的冷却时间内就能产生中等大小的BEC。在研究中，Vuletić和同事将原子捕获在交叉光学偶极阱中，并使用拉曼冷却对其进行冷却，使用远离谐振光泵浦光来减少原子损失和加热。这一技术使温度大大低于有效反冲温度(与光子反冲动量有关的温度标度)。 其时间标度比典型的蒸发时间标度快10至50倍，这种BEC的快速生产已经与最好的蒸发技术相提并论，这些技术针对速度进行了优化，突出了新激光冷却技术的潜力。激光冷却方法将来应该可以应用于其他种类的原子，以及分子的冷却。更快的方法产生更好的信噪比，并使新的实验能够研究以前难以进行的量子气体。新方法引入Vuletić和同事可能会对未来物理学研究有很多的影响。例如，它可以在包括费米子在内的各种系统中快速产生量子简并气体。 在目前研究中，研究人员正在使用他们的系统来研究具有吸引力相互作用的一维量子气体，这种气体理论上应该会坍塌，但却被量子压力稳定下来。将来，希望将相同的技术应用于费米子原子，费米原子不凝结，而是相互“回避”，在低温下形成所谓的量子简并费米气体。这类系统可用于研究固态系统中的电子(同时也是费米子)，例如，为了了解磁性和高温超导的性质。
|
|
|
