光囚禁在超冷原子物理中的特殊意义

光囚禁在超冷原子物理中的特殊意义

蓝字关注

点【···】分享

光囚禁在超冷原子物理中的特殊意义

光囚禁在超冷原子物理中的

特殊意义

施郁

阿什金早期的光囚禁工作对于超冷原子物理具有特殊意义,这是诺贝尔奖官方资料未强调的。

原子的冷却与囚禁导致了超冷原子物理的发展。1995年,威曼(Carl Wieman)和康奈尔(Eric Cornell)研究组以及克特勒(Wolfgang Ketterle)的研究组实现了玻色-爱因斯坦凝聚,这可能对1997年的诺贝尔奖授予朱棣文、科恩-塔诺季和菲利普斯起了推动作用,而他们自己获得了2001年的诺贝尔奖。

早期的超冷原子基本上基于磁阱或者磁光阱。在这些实验方案中,原子的自旋(磁矩)与外磁场耦合,所以自旋被冻结,不能体现与自旋相关的物理。后来,光阱或者说光囚禁被用来研究超冷原子,导致很多丰富的物理。

比如,利用光阱实现了体现自旋重要性的旋量玻色气;利用光阱还可以方便地用费什巴赫共振(Feshbach resonance)来调控原子之间的相互作用,由此实现诸如费米子超流、玻色-爱因斯坦凝聚与BCS超流的渡越等量子多体系统。而作为光阱的发展,光晶格中的原子可以成为强关联多体系统,也可以应用于量子模拟和量子信息处理。

值得一提的是,最近实验上还实现了用光镊阵列束缚碱金属原子或碱土金属原子。光晶格中,不同格点之间原子之间的距离是固定。与此不同的是,光镊阵列中,不同光镊中的原子之间的距离可以在小于微米到10微米之间改变。

追根溯源,光阱和光镊来源于阿什金最初的光囚禁思想。正如阿什金本人说过的,光囚禁思想不是显然的。阿什金的光囚禁思想对于冷原子物理有特殊的贡献。

光囚禁在超冷原子物理中的特殊意义

笔者收藏的阿什金著作

我们为阿什金能够健康长寿,终于在96岁时得到姗姗来迟、实至名归的诺贝尔奖而欣慰。阿什金的研究历程记录在他的著作中。阿什金教授接受记者采访时,用《利用激光进行中性粒子的光囚禁和操纵》(Optical Trappingand Manipulation of Neutral Particles Using Lasers)的封面对光镊作了解释。

光囚禁在超冷原子物理中的特殊意义

阿什金接受记者采访

阿什金长期在贝尔实验室工作,为贝尔实验室获得了第9个诺贝尔奖。贝尔实验室人才云集,科研人员自主创新,取得了极大的成功。

引用本文的方式

施郁. 激光成就梦想,科学,2019,71(1): 1-4.

排版丨刀刀


分享到:


相關文章: