《fun88网页下载》小編了解到，6月8日，來自荷蘭(lan) 阿姆斯特丹大學的科學家團隊在《Nature》上刊發了一篇題為(wei) 《Continuous Bose–Einstein condensation（連續玻色-愛因斯坦凝聚）》的研究論文。論文稱，他們(men) 的實驗是具有全反射腔鏡的 CW 光學激光器的物質波模擬。這種原理驗證演示提供了一種新的、迄今為(wei) 止缺失的原子光學器件，從(cong) 而能夠構建連續的相幹物質波器件。

“激光如此特別的原因在於(yu) 它使用相幹光波——激光內(nei) 的所有光都完美地同步振動。而量子力學又表明，像原子這樣的粒子也應該被認為(wei) 是波。因此，我們(men) 可以構建包含相幹物質波的原子激光器。”科學家科普道，可問題是，能否使這些物質波持續存在，以用於(yu) 應用呢？他們(men) 的研究肯定地回答了這一問題。

玻色-愛因斯坦凝聚形成的原理

自然界中的基本粒子類型有兩(liang) 種：費米子和玻色子。費米子是像電子和誇克一樣的粒子，是構成物質的基石。玻色子的性質則不同，它不像費米子那樣堅硬，而是柔軟的，它們(men) 可以毫無阻隔地相互穿過。玻色子最典型的例子就是光子。

但物質粒子也可以結合形成玻色子——事實上，整個(ge) 原子的行為(wei) 就像光粒子一樣。玻色子可以同時處於(yu) 完全相同的狀態，也即是說，它們(men) 可以“凝聚”成一個(ge) 連貫的波。當物質粒子發生這種類型的凝聚時，科學家們(men) 將產(chan) 生的物質稱為(wei) 玻色-愛因斯坦凝聚。

而原子激光背後的概念便是所謂的玻色-愛因斯坦凝聚體(ti) ，簡稱BEC。

產(chan) 生相幹物質波的實驗的中心部分。新的原子（藍色）進入中心的玻色-愛因斯坦凝聚體(ti)

實現這點並不容易，原因是很難讓原子都表現得像一個(ge) 整體(ti) 。溫度是破壞同步性的罪魁禍首——當物質升溫時，組成粒子便四處亂(luan) 竄，幾乎不可能讓它們(men) 表現得像一個(ge) 整體(ti) 。隻有在極低的溫度下（零下 273 度），才有機會(hui) 形成 BEC 的相幹物質波。

原子激光器的誕生為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 難？

大約25年前，第一個(ge) 玻色-愛因斯坦凝聚體(ti) 是在物理實驗室中製造出來的，這開啟了製造原子激光器的可能性。原子激光器是可以真正輸出物質光束的設備，但隻能在很短的時間內(nei) 發揮作用。激光可以產(chan) 生物質波脈衝(chong) ，但在發出這樣的脈衝(chong) 之後，必須先創建一個(ge) 新的BEC，然後才能發出下一個(ge) 脈衝(chong) 。

事實上，在科學家們(men) 製造出連續激光器之前，普通的光學激光器也被製成脈衝(chong) 變體(ti) ，在六個(ge) 月之後，第一台連續激光器也被生產(chan) 出來了。盡管光學的發展如此迅猛，但原子激光器的誕生，還是耗費了超過25年……

問題出在哪裏？

問題就出在BEC非常脆弱！當光線照射它們(men) 時，它們(men) 當即被摧毀。然而，光的存在對於(yu) 形成冷凝效應至關(guan) 重要：要將物質冷卻到百萬(wan) 分之一度，需要使用激光冷卻其原子。因此，BEC隻能短暫的爆發，無法連貫地維持。

如何創建連續玻色-愛因斯坦凝聚？

而現在，荷蘭(lan) 阿姆斯特丹大學的科學家團隊已成功解決(jue) 了創造連續玻色-愛因斯坦凝聚體(ti) 的難題。

團隊負責人 Florian Schreck 解釋個(ge) 中訣竅：“在之前的實驗中，原子的逐漸冷卻都是在一個(ge) 地方完成的，而在我們(men) 的實驗中，我們(men) 決(jue) 定不隨著時間的推移，而是在空間中分散冷卻步驟——我們(men) 讓原子在通過連續的冷卻步驟時移動。最後，超冷原子到達了實驗的核心，在那裏它們(men) 可以用來在 BEC 中形成相幹物質波。在使用這些原子的同時，新的原子已經在補充 BEC的路上。通過這種方式，我們(men) 可以讓這個(ge) 過程持續下去——甚至是永遠持續下去。”

在解決(jue) 了創建連續玻色-愛因斯坦凝聚這一關(guan) 鍵問題後，研究人員下一個(ge) 目標是：使用激光來產(chan) 生穩定的輸出物質束。一旦他們(men) 的激光器可以永久運行，且能產(chan) 生穩定的光束，就再也沒有什麽(me) 能阻擋技術應用的道路了，原子激光器可能會(hui) 開始在技術中發揮與(yu) 普通激光器同等重要的作用。

參考文獻：Chun-Chia Chen、Rodrigo González Escudero、Jirí Minár、Benjamin Pasquiou、Shayne Bennetts 和 Florian Schreck 撰寫(xie) 的“連續玻色-愛因斯坦凝聚”，2022 年 6 月 8 日，《Nature》。

論文網址：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04731-z