[趣味物理]科技前沿-超冷的原子雷射

2020-11-23 搜狐網

　　雷射具有雙重「性格」：經實驗，或表現為電磁波，或表現為能量粒子。這就像在不同的生活環境中，一個男人或者被看作丈夫，或者被看作父親一樣。

　　光由粒子組成，但它像一切波現象那樣擁有頻率和波長（兩上相鄰波峰間的距離）。

雷射是相干的，因為它們是受激發射的電磁波，它們的電磁波的波峰與激發它們的光波相一致。這種現象就提供了獲得更大能量光束的可能性。

　　但光並不是自然界唯一的、可以誇耀自己有雙重性格的東西。原子，也就是物質化學變化中的最小微粒也具有同樣的雙重性格。如果延伸我們感官認知的物質世界而深入到原子世界，那麼規律就改變了，傳統的物理學就讓位給了量子力學。1977年，麻省理工學院沃爾夫岡·凱特勒領導的實驗小組證實了愛因斯坦和他的印度同事玻色於1924年提出的理論假設：在合適的條伯下，可使一群原子表現得像一個原子那要，只有一個波長和一個頻率。

　　這個被稱為「玻色──愛因斯坦凝聚」的超級原子是通過磁場誘捕一些鈉原子而得到的，並使鈉原子的溫度達到百萬分之幾絕對溫度（絕對零度為-273.15℃）形成這種狀態之後，通過磁場所幹擾，使一些原子逃走，剩下冷凝的原子獲得完全「同步」的原子的狀態，它們的波峰完全一致，並一個一個地列隊行進發射。這樣就製成了一個「原子雷射」，這是一個有些難以理解的概念，但可用一個比較把它簡明化：即普通物質（現實世界的任何一種物質）和這種原子雷射之間的區別如同燈光的光（完全無秩序和能量很小的光）和傳統雷射裝置發射的光（正是由於電磁波的同步必使光極強）之間的區別。原子雷射目前還沒有在工業上應用，但研究人員預計，原子雷射首先將應用於測量變化和製造納米技術的新儀器。

　　印度──德國的合作：

　　上圖是愛因斯坦（1879～1955）、印度人玻色（1894～1974）。這兩位偉大的物理學家提出了「超冷凝」理論。1924年，玻色決定就他所寫的《普朗克定律和光量子假說》一書徵求愛因斯坦的意見，愛因斯坦看後十分滿意並立刻為德國同事們翻譯出來。坡色對「超冷凝」理論的最初創立和愛因斯坦的隨後加工，使這理論得以完善。相隔半個世紀之後的1977年，這一理論終於被實驗所證明。

　　

 

來源:《科學世界》

(責任編輯：汪春)

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