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2007-04-29 09:08 |
激光技術(shù)可冷卻物體接近絕對零度
美國麻省理工學(xué)院研究人員日前表示，他們利用激光冷卻技術(shù)，成功地將體積相當(dāng)于硬幣大小的物體冷卻到接近絕對溫度零度。該項(xiàng)成果創(chuàng)造了激光冷卻相同體積物體的最低溫度紀(jì)錄，它為科學(xué)家最終將較大物體冷卻到絕對零度，以觀察物質(zhì)的量子行為帶來了希望。 @.t +
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麻省理工學(xué)院物理助理教授、研究小組負(fù)責(zé)人奈吉斯·馬瓦爾瓦拉表示，雖然研究小組目前還沒有將物體冷卻到能夠觀察到量子行為所需的絕對零度，但是“最重要的是，我們首次找到了也許能最終了解物體量子行為的技術(shù)”。 k< 9,Y pa
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量子理論出現(xiàn)于20世紀(jì)早期，它用于解釋采用經(jīng)典力學(xué)所無法解釋的原子行為。然而，當(dāng)物體較大時(shí)，其自身的熱量和運(yùn)動掩蓋了量子效應(yīng)，同時(shí)兩者間的相互作用為包括重力和電磁學(xué)在內(nèi)的經(jīng)典力學(xué)所左右。為了觀察到較大物體的量子效應(yīng)，人們需要將它們冷卻到絕對零度（或極其接近絕對零度），如此低溫只有讓物體盡可能地不動才能實(shí)現(xiàn)。在絕對零度時(shí)，物質(zhì)的原子失去了其所有的熱能，只剩下它們的量子運(yùn)動。 W5|{A])N
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在即將發(fā)表于《物理評論快報(bào)》上的研究報(bào)告中，研究人員表示，他們將5美分大小的鏡子冷卻到絕對溫度0.8度。在此溫度下，1克重的物質(zhì)運(yùn)動十分緩慢，在130億年（宇宙的年齡）的時(shí)間里，它們行進(jìn)的路程為4萬公里，相當(dāng)于繞地球一圈。為了實(shí)現(xiàn)極低溫度，研究人員將光阱技術(shù)和光阻尼相結(jié)合，用兩束激光同時(shí)作用于懸浮的鏡子，一束激光將其鎖定在規(guī)定的位置，另一束激光則將其運(yùn)動減緩并將其熱能帶走。結(jié)果在兩束強(qiáng)大的激光共同作用下，鏡子幾乎靜止不動。 @c DB 7w\
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馬瓦爾瓦拉預(yù)計(jì)，隨著研究人員將物體的溫度冷卻到越來越接近于絕對零度，人們面臨的困難也將越來越大。某些技術(shù)上的難題現(xiàn)在仍然沒有被解決，激光頻率波動產(chǎn)生的干涉就是其中之一。然而，一旦將物體冷卻到足夠低的溫度，人們將觀察到量子信息存儲以及光和鏡之間的量子糾纏等量子效應(yīng)。
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