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用最強的光達到最低的溫度

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  愛因斯坦的預測引起了實驗物理學家的廣泛興趣,并部分實現了玻色-愛因斯坦凝聚,例如超導中的庫珀電子對無電阻現象,超流體中無摩擦現象。但因其系統特別復雜,難以對玻色-愛因斯坦凝聚現象進行充分的研究。
  然而要實現真正的玻色-愛因斯坦凝聚的條件是極為苛刻的,首先就是要達到極低的溫度。所以一直到1995年,也就是愛因斯坦做出預言后的70年后才由3位諾貝爾物理學獎得主實現了真正意義的玻色-愛因斯坦凝聚,他們實現了前所未有的超低溫度(10-9k)。
  實現這種極低溫度的第一個步驟是用激光冷卻,其基本原理是通過原子與光子動量交換來達到冷卻原子的目的。通過這一步驟可以將原子冷卻到一萬分之一開(10-4k),然后再用蒸發冷卻的方法把熱的原子蒸發掉,使原子達到所需要的溫度。
  在我們的印象中,激光是非常強的光,當物體被激光照射后,立刻會因為吸收了激光的能量使溫度迅速升高,現在要用它來冷卻原子,這簡直是不可思議的事情。事實上,這個巧妙的“詭計”是讓光子從原子反彈回來而不讓原子將光吸收。當反彈回來時,光子就會將原子的能量帶走,從而降低了它的溫度。
  正是使用了這種方法,美籍華人朱棣文(Steven Chu),法國的克勞德。柯恩-唐努吉和美國的威廉·菲利普斯首先將原子冷卻到大約一百萬分之一開(10-6k),并因此分享了1997諾貝爾物理學獎。
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