激光冷卻捕獲單原子
原子的英文名(Atom)是從希臘語?τομο?(atoms,“不可切分的”)轉(zhuǎn)化而來,其定義為化學(xué)變化中不可分割的最小單元。通常一個(gè)原子的直徑在0.05納米和0.5納米之間。對(duì)于這樣一種比頭發(fā)絲直徑還小幾千幾萬倍的物體,甚至連世界上最精密的光學(xué)顯微鏡都無法直接觀測(cè),我們可以把它抓住,任意地操縱它嗎? 連量子力學(xué)的奠基人之一,偉大的物理學(xué)家薛定諤都對(duì)此表示極大的懷疑:“我們從來沒有用一個(gè)電子、原子或者其他分子做過實(shí)驗(yàn)。在構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)中,我們的假設(shè)總是導(dǎo)致可笑的后果……”。 但伴隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步,在六十年前不可想象的實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在不僅在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了單個(gè)電子、單個(gè)離子、單個(gè)原子等的囚禁和操控,而且其相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)在世界各地實(shí)驗(yàn)室得廣泛應(yīng)用。 其中2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)還授予塞爾日?阿羅什和大衛(wèi)?維因蘭德,以表彰他們分別獨(dú)立發(fā)明并拓展了在保持單個(gè)粒子量子力學(xué)特性的前提下,測(cè)量和操縱它們的方法。 那么在這些單粒子中,單個(gè)原子到底是如何被捕獲?又如何讓這些單原子按照我們的意愿去行動(dòng)呢? 捕獲單原子的兩種方式 一是采用掃描隧道顯微鏡(STM)或原子力顯微鏡等在固體表面捕獲并操縱單個(gè)原子。 |




