这大胆的想法 成功刷新原子低温纪录

xiangnan

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