物理學家首次“定住”原子並觀看到原子的相互作用形成分子的過程

科學的腳步從未停歇,雖然我們已經很久沒有出現像牛頓、愛因斯坦等這樣的科學巨人,但我們現在的科研更加精細化,科研過程也更加科學合理。從宏觀宇宙到微觀粒子,個方向的研究不斷深入,其難度也是不斷增加的。我們現在的每一項科研成果可以說都是無比偉大的,每一個新的發現對我們社會的影響都可能是翻天覆地的。


物理學家首次“定住”原子並觀看到原子的相互作用形成分子的過程

上圖:用顯微鏡相機觀察激光冷卻的原子雲


奧塔戈大學的研究人員首次將單個原子“固定”在適當的位置,並首次觀察到了的複雜的原子間的相互作用。

科研團隊設計了一個實驗,可以說是突破性實驗,它創造了一個觀察微觀世界的視角,結果令研究人員感到驚訝。

米克爾·安徒生副教授說“我們的方法是在一個超真空室中,用高度聚焦的激光束,將三個原子單獨捕獲並冷卻到大約百萬分之一開爾文的溫度。我們慢慢地將三個原子靠近,產生我們所測量的受控相互作用。”

當三個原子相互靠近時,兩個原子形成一個分子,並釋放能量。他們通過顯微鏡攝像機觀看了整個過程。


物理學家首次“定住”原子並觀看到原子的相互作用形成分子的過程

米克爾·安徒生(左)和韋蘭德在物理實驗室


“單靠兩個原子不能形成一個分子,至少需要三個原子才能完成化學反應。我們的工作是第一次單獨研究這一基本過程,並且得到了幾個令人驚訝的結果,這是先前在大原子雲中的測量所沒有預料到的。”帶頭進行這項實驗的博士後研究員馬文·韋蘭德說。

例如,研究人員能夠看到單個原子的真實樣貌,並觀察到兩個原子相互作用形成分子的新過程。到目前為止,在許多原子的實驗中還不可能觀察到這種詳細程度。

米克爾·安徒生副教授說:“通過在這個分子水平上的研究,我們現在更加了解原子是如何相互碰撞和反應的。隨著技術的發展,這項技術可以提供一種新方法來構建和控制特定化學物質的單分子。”他還信心十足的說他們這項技術將對社會產生無可估量的影響。


物理學家首次“定住”原子並觀看到原子的相互作用形成分子的過程


在過去幾十年中,每次在更小的規模上進行建設的研究都推動了許多技術發展。例如,今天的手機比上世紀80年代的超級計算機擁有更強的計算能力。他們團隊的研究目的便是為今後在更小規模的研究尋找方法,而且現在他們團隊更加期待的看到他們的發現將如何影響今後技術的進步。

我們通過大量的計算和推理,得出現在的微觀粒子有電子、中微子、夸克等,相信隨著科學的不斷進步,觀測手段的不斷提高,微觀世界的真面目終將展示在我們面前,量子力學將飛速完善,同時帶動如生命科學等諸多領域的革命性發展。


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