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科学家将一个小球体减缓到其最低的量子力学状态

微观 | 感谢投递 2021-07-15 229

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研究人员已经用由几千个原子组成的分子实现了这一点,但科学家希望能够用宏观物体观察量子效应。苏黎世联邦理工学院的研究人员在最近的一项研究中向这一目标迈出了一步,他们将一个微小玻璃球形式的宏观物体哄骗到量子力学状态,这个球体包含多达1000万个原子。

研究小组使用了一束紧密聚焦的激光,使球体在一个冷却到零下269度的真空容器内的光学陷阱中徘徊。使用低温是因为温度越低,物体的热运动越小。研究员Felix Tebbenjohanns说,为了看到量子效应,纳米球体需要一直慢到其运动的基态。

球体的振荡和它的运动能量被减少到量子力学不确定性关系阻止进一步减少的程度。这意味着,当研究小组将球体的运动能量冻结到最小时,它就接近了量子力学的零点运动。

为了减缓纳米球体的速度,研究人员必须极其精确地将球体反射的光线叠加到另一束激光上,从而形成一个干涉图案。从干涉图案的位置,可以推断出球体在激光陷阱内的位置。这一信息被用来计算球体必须被多大程度的推或拉才能使其减速。

实际的减速是由一对带有电场的电极完成的,电场对带电的纳米球体施加精确确定的库仑力。该项目的研究人员说,这是第一次用这种方法来控制自由空间中宏观物体的量子状态。


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