依據微觀粒子統計性質的不同，物理學家們(men) 把微觀粒子劃分為(wei) 兩(liang) 類：費米子和玻色子。費米子服從(cong) 費米-狄拉克統計，玻色子則服從(cong) 玻色-愛因斯坦統計。對於(yu) 費米子來說，兩(liang) 個(ge) 粒子不能同時占據在同一狀態，這就是有名的“泡利不相容”原理；對於(yu) 玻色子來說，則可以允許兩(liang) 個(ge) 甚至更多個(ge) 粒子處於(yu) 同一狀態。但是人們(men) 並不能分清楚到底是哪個(ge) 微觀粒子坐在這個(ge) 位置上。這個(ge) 就是一般統計物理裏麵說的“全同的量子粒子不可分辨”。

1924年，印度物理學家玻色最先提出了一種對光子的統計方法。1925年，愛因斯坦將玻色的理論推廣到有質量的原子體(ti) 係中，預言了一種新的物質狀態的存在。根據預言，在極低的溫度下，由服從(cong) 玻色-愛因斯坦統計的原子構成的氣體(ti) 可能會(hui) 發生神奇的轉變，處於(yu) 最低的能量狀態上的原子數目會(hui) 隨著溫度的降低逐漸增大，直到幾乎所有的原子都處於(yu) 這一個(ge) 能量狀態上，而整體(ti) 呈現出一個(ge) 量子狀態。這種狀態後來被稱為(wei) “玻色-愛因斯坦凝聚”，是很多實驗物理學家致力實現的預言。

實現原子係統的玻色愛因斯坦凝聚的關(guan) 鍵技術是激光冷卻，它是二十世紀八十年代中期後發展起來的。大家都知道，溫度是與(yu) 微觀粒子的無規熱運動速度成正相關(guan) ，而激光冷卻原子，就是通過降低原子的運動速度，來實現冷卻。

我們(men) 將激光的波長選擇在原子譜線波長略微比中心位置長一些的一側(ce) ，那麽(me) 由於(yu) 多普勒效應，向著激光運動的原子感受到的波長會(hui) 顯得短一些，因此作用強烈；而背離激光運動的原子感受到的波長會(hui) 更長一些，因此作用很弱。這樣，如果在前後左右上下六個(ge) 方向都有一束激光的話，就可以把原子的速度降低下來。通過這種方法，可以將原子氣體(ti) 的溫度降低到絕對零度之上大約千分之一攝氏度。

然而，要實現玻色愛因斯坦凝聚，這還不夠。還需要進一步蒸發冷卻。

蒸發冷卻的原理大家都很熟悉：一杯開水放在桌子上，水裏麵速度較快的水分子會(hui) 衝(chong) 出水麵，散發到空氣中去，從(cong) 而帶走了較多的能量，剩下的水分子平均能量因此降低。同樣，原子本身具有磁性，可以利用磁場來束縛原子，通過各種手段可以讓束縛在勢阱裏麵的帶有較高能量的原子跑掉，得到更冷的原子氣體(ti) 。

利用這兩(liang) 種製冷方法，Cornell和Wieman在1995年6月成功地將含有大約2000個(ge) 銣原子的氣體(ti) 冷卻到低於(yu) 170nK的溫度（僅(jin) 比絕對零度高了百萬(wan) 分之零點一七度），這時，大量的原子聚集到了最低的能量狀態，形成了玻色愛因斯坦凝聚。四個(ge) 月之後，麻省理工學院的Ketterle教授等人成功地用鈉原子實現了玻色愛因斯坦凝聚。而這三位科學家也因此分享了2001年的諾貝爾物理學獎。

玻色愛因斯坦凝聚從(cong) 理論提出到最終的實驗驗證，經曆了將近一百年的時間，經過許多物理學家孜孜不倦的努力才得以實現。這個(ge) 領域今天仍是現代物理裏麵光學、凝聚態等方向的尖端前沿。科學發現如此不易，卻激動人心，而且是那樣的美妙。