第三百五十八章 这章其实揭示了一个真相(上) (1/5)
第三百五十八章 这章其实揭示了一个真相(上)
冷原子研究
从字面就不难看出,这是指在超低温的条件下研究原子的工作
高中化学没有挂科的同学应该知道
原子的温度,最直接的反映是原子的速度
也就是二者呈现正相关
常温下
原子运动速度是很快的,跟亚索似的滑来滑去,问号根本跟不上它们
而要研究原子的物理性质,需要一个稳定的不会乱跑的单原子或者原子集团
所以呢
在研究原子的时候,就需要把原子冷却下来,也就是把它们给“冻住,
通常情况下,研究需要原子的温度在uK附近
但是由于成本问题,很多时候并不需要整个实验装置都处于uK的温度下
所以正常的做冷原子的课题组,都会使用激光来冷却原子
也就是冷却很小的一块区域
后世一些日料店也喜欢整这种活,不过他们不是冷却而是加热——把一块鲜牛肉的中间部位烤熟,其他部位都是生的,美其名曰炙心牛肉刺身
这种吃法徐云倒是没多大偏见,但一片要五十多块钱就很有挑战人智商的底线了
话题再回归原处
目前冷却激光的原理大多都是多普勒冷却,原理较为复杂,此处就不多赘述了
总之这玩意儿能把原子的温度降到很低很低
但降温的最终结果只是给原子减速,原子虽然慢了下来,但它们依旧无序的散落在冷却区域的各处
就像你圈定了很长一条的高速公路,让其中的车子都失去了动力停在原处,但想要研究这些车子,还需要把它们给聚集到一起才行
所以这时候呢,就要上另一个技术手段了
那就是磁-光囚禁阱
磁-光囚禁阱简称磁光阱,代号
在《自然》杂志2019年评选出的百大微观实验中,磁光阱位列第58位,是一个非常非常精妙的实验设计
它利用了磁场和光场,慢慢的将微粒变得可控可聚集起来
MOT具体的方法是在z方向上安装一对反亥姆霍兹线圈,则在xy平面上是沿径向分布的磁场
正中心磁场为0,在磁场不为0的地方,会产生塞曼分裂
塞满分裂的能级为AE=guBBz/h,而能级劈裂的大小与磁场大小有关,磁场大小与空间位置有关
所以在存在MOT的情况下,二能级原子会受到一个Ft的力
此时施加两束对射的圆偏振光,当磁场正向时,相较于o+的光,o-的光失谐小,更接近与原子共振
因此原子会沿着o-的光传播方向移动到磁场接近0的位置
磁场负向的地方则相反,最终还是会将原子推向磁场接近于0的地方
最终
原子就会被囚禁在磁场为0的点上
这个原理非常简单,也非常好理解
MOT可以聚集很多的原子,一次大约可以聚集千万以上的量级,同时原