xiangnan 发表于 2024-9-10 20:08:52

这大胆的想法 成功刷新原子低温纪录

随着原子所能冷却的温度不断降低,物理学家们已经突破了“多普勒冷却极限”,并且逐步逼近“亚多普勒冷却极限”。
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要想进一步冷却原子,还要克服更多的问题。比如,原子与激光光束之间的散射相互作用,以及自发辐射过程中光子的反冲效应,均有可能会导致原子处于随机行走状态,让原子很难彻底“安静”下来。
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也就是说,这些好不容易冷却到近乎静止状态的原子,会在光子的反冲作用下再次加热,从而达到“激光冷却-反冲加热”之间的动态热平衡。

那么,难道说原子所能达到的最低温度只能是“亚多普勒冷却极限”吗?

01 一个大胆的想法:把原子“藏起来”

当然不是,物理学家们提出了一个大胆的想法:为何不将这些好不容易冷却下来的原子直接“藏起来”,从而避免与激光光束再次发生散射相互作用?这样一来,原子就有机会真正地“冷静”下来,而不会被光子的反冲作用再次加热了。

为了验证这个大胆的想法,物理学家们提出了“速度选择的相干布局囚禁(Velocity Selective Coherent Population Trapping, VSCPT)”这种颇具创意的实验方案。借助这种实验方案,物理学家们就可以让速度几乎为零的原子进入“暗态”,从而避免原子与激光光束发生散射相互作用,并且最终突破了“亚多普勒冷却极限”!

02 将原子藏在哪里?藏在“暗态”里

顾名思义,这里的“暗态”就是指原子处于某一个无法与激光相互作用的特定基态。为了帮助各位读者更好地理解“原子是如何转移到‘暗态’的”这一过程,我们考虑一个最简单的

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