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奧塔哥大學物理學家將單個原子“固定”在原位,并觀察到了以前未見過的復(fù)雜原子相互作用。在奧塔哥大學物理系組裝了無數(shù)的設(shè)備,包括激光、鏡子、真空室和顯微鏡,加上大量的時間、精力和專業(yè)知識,提供了研究這個量子過程必要條件,到目前為止,人們只能通過涉及大量原子的實驗統(tǒng)計平均來了解這個量子過程,這項實驗在現(xiàn)有知識的基礎(chǔ)上進行了改進,其研究成果發(fā)表在《物理評論快報》期刊上。 該實驗提供了一種以前從未見過的微觀世界視角,結(jié)果令研究人員感到驚訝。奧塔哥大學物理系副教授米克爾·F·安德森表示:我們的方法包括在超真空室中使用高度聚焦的激光束,將三個原子單獨捕獲并冷卻到開爾文(Kelvin)的百萬分之一溫度,慢慢地將包含原子的陷阱結(jié)合起來,產(chǎn)生了測量的受控相互作用。當這三個原子相互靠近時,兩個原子形成一個分子,它們都會受到這個過程中釋放能量的“踢”。 而顯微鏡相機可以放大和觀察這一過程,帶頭進行這項實驗的博士后研究員馬文·韋蘭(Marvin Weeland)表示:僅有兩個原子不能形成一個分子,至少需要三個原子才能形成化學,本研究是次孤立地研究這一基本過程,結(jié)果證明,出了幾個令人驚訝的結(jié)果,這是之前在大原子云中進行測量時沒有預(yù)料到的。 例如,研究人員能夠看到單個過程的確切結(jié)果,并觀察到一個新的過程,其中兩個原子一起離開實驗。到目前為止,在許多原子的實驗中,還不可能觀察到這種程度的細節(jié)。通過在分子水平上的研究,現(xiàn)在更多地了解了原子是如何相互碰撞和反應(yīng)的。隨著發(fā)展,這項技術(shù)可以提供一種方法來構(gòu)建和控制特定化學物質(zhì)的單分子。 量子物理學以外的人,可能很難理解這項技術(shù)和細節(jié)水平,但研究人員相信,這門科學的應(yīng)用,將有助于未來量子技術(shù)的發(fā)展,這些技術(shù)可能會像使現(xiàn)代計算機和互聯(lián)網(wǎng)得以實現(xiàn)的早期量子技術(shù)一樣對社會產(chǎn)生影響。在過去幾十年里,對能夠在越來越小規(guī)模上建造的研究推動了大部分技術(shù)發(fā)展。例如,這是今天的手機比20世紀80年代“超級”計算機具有更強的計算能力。 本研究試圖為能夠在盡可能小的規(guī)模,即原子尺度上建造建筑鋪平道路,這些發(fā)現(xiàn)將如何影響未來的技術(shù)進步,真是令人期待!實驗結(jié)果表明,與其他實驗和理論計算相比,形成分子所需的時間比預(yù)期要長得多,目前這些實驗和理論計算不足以解釋這一現(xiàn)象。雖然研究人員提出了可能解釋這種差異的機制,但也強調(diào)在實驗量子力學這一領(lǐng)域進一步理論發(fā)展的必要性。 |
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