激光作用下的原子相互吸引
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长三角G60激光联盟导读
来自维也纳Innsbruck 团队的一次实验 ， 测量到了光和物质的结合状态 。
原子被光束极化 ， 并开始相互吸引 。
理论上 ， 这种效应已经被预测了很长一段时间 ， 但现在位于TU Wien的维也纳量子科学与技术中心（VCQ）的科学家与Innsbruck 大学合作 ， 首次成功地测量了这种奇异的原子键 。 这种相互作用有助于操纵极冷的原子 ， 这种效应也可能在空间中分子的形成中发挥作用 。 研究结果现已发表在科学杂志《Physical Review X》上 。
正负电荷
在电中性原子中 ， 带正电的原子核被带负电的电子包围 ， 这些电子就像云一样围绕着原子核 。 Philipp Haslinger教授解释说：“如果你现在打开一个外部电场 ， 电荷分布会发生一点变化 。 ”他在TU Wien Atominstitut的研究得到了FWF START项目的支持 。 “正电荷在一个方向上轻微移动 ， 负电荷在另一个方向轻微移动 ， 原子突然有正的一面和负的一面 ， 原子极化了 。 ”
光只是一个变化非常快的电磁场 ， 因此也有可能用激光产生这种极化效应 。 当几个原子彼此相邻时 ， 激光以完全相同的方式使它们极化——左侧为正 ， 右侧为负 ， 反之亦然 。 在这两种情况下 ， 两个相邻的原子将不同的电荷转向彼此 ， 从而产生吸引力 。
模拟1D BEC和红色或蓝色失谐光之间的相互作用 。
原子陷阱实验
“这是一种非常弱的吸引力 ， 因此你必须非常仔细地进行实验 ， 才能测量它 ， ”该出版物第一作者、TU Wien大学的米拉·梅沃（Mira Maiw?ger）说 。 “如果原子有很多能量并且移动很快 ， 吸引力就会立即消失 。 这就是为什么使用超冷原子云的原因 。 ”
原子首先被捕获并在原子芯片上的磁阱中冷却 ， 这项技术是由J?rg Schmiedmayer教授团队的Atominstitut开发的 。 然后关闭陷阱 ， 自由下落释放原子 。 原子云是“超冷”的 ， 不到百万分之一开尔文 ， 但它有足够的能量在秋天膨胀 。 然而 ， 如果在这一阶段原子被激光束极化 ， 从而在它们之间产生吸引力 ， 那么原子云的膨胀就会减慢——这就是吸引力的测量方式 。
阴影区域描述了从100次数值模拟中获得的平均值的标准误差 。 在LIDD相互作用开始时 ， 对于不同的平均原子密度ρ ， 可以清楚地观察到BEC轴向横向宽度的不对称压缩 。 这种行为是由于LIDD相互作用的非局部性引起的 。
量子实验室与空间
“用激光束极化单个原子基本上不是什么新鲜事 ， 然而 ， 我们实验的关键在于 ， 我们首次成功地以可控的方式将几个原子极化在一起 ， 在它们之间产生了可测量的吸引力 。 ”实验人员说道 。
模拟了由N=6600个原子组成的云的膨胀 ， 包括（实线）和（虚线）与空间均匀激光脉冲的相互作用 。
这种吸引力是控制冷原子的补充工具 。 但它在天体物理学中也很重要：“在浩瀚的太空中 ， 小的力可以发挥重要作用 ， 在这里 ， 我们首次证明了电磁辐射可以在原子之间产生作用力 ， 这可能有助于为尚未解释的天体物理场景提供新的解释 。 ”实验人员补充道 。
【激光作用下的原子相互吸引】来源：Observation of Light-Induced Dipole-Dipole Forces in Ultracold Atomic GasesPhysical Review X 10.1103/PhysRevX.12.031018
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