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极化原子间微弱引力首次测得

2022年08月03日 10:48:18 来源:科技日报 作者:刘霞

  奥地利科学家首次借助激光,让几个原子同时极化,使原子两侧分别带正电荷和负电荷,从而能相互吸引,形成一种非常特殊的键合态,并对其进行了测量。这一研究发表于《物理评论X》杂志,有望在量子和天体物理学领域发挥作用。

  在呈电中性的原子内,带正电的原子核被带负电的电子包围,这些电子就像云一样围绕在原子核周围。如果施加外部电场,电荷分布会稍微变化:正电荷朝一个方向轻微移动,负电荷朝另一方向轻微移动,原子突然呈现出带正电荷的一边和带负电荷的一边——被极化。

  研究人员解释说,鉴于光是变化非常快的电磁场,激光也有可能产生这种极化效应:当几个原子彼此相邻时,激光以完全相同的方式使它们极化,左右两侧分别带正负电荷,相邻原子因此能相互吸引。

  上述效应已经被理论预测很长一段时间,在最新研究中,维也纳技术大学与因斯布鲁克大学合作,首次成功测量了原子之间这种奇异的相互吸引力。原子首先被捕获并在原子芯片上的磁阱中冷却,然后关闭磁阱,原子被释放且自由下落。尽管原子云是“超冷”的,但它的能量足够其在下落过程中膨胀。如果在此阶段原子被激光束极化,它们之间产生吸引力,则原子云的膨胀会减慢,可以借此测量原子间的吸引力。

  研究论文第一作者、维也纳技术大学的米拉·迈沃格指出,用激光束使单个原子极化并非新鲜事,但最新实验的关键在于,首次成功以可控方式让几个原子一起极化,并测量它们之间的吸引力。这种吸引力有助于操纵极冷原子,在量子力学以及在天体物理学领域都很重要。在浩瀚太空中,小力可以发挥大作用,有助于为某些天体物理场景提供新解释。

[编辑: 王航飞]
(本文来源:科技日报)
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