科学家采用新方法可观测宇宙中最冷物体

来源:互联网新闻 时间:2020-05-02 10:47

原标题:科学家采用新方法可观测宇宙中最冷物体

据物理学家组织网11月28日(北京时间)报道,玻色―爱因斯坦冷凝物(BEC)是宇宙中最冷的物体。它们也非常脆弱,即使一个光子都可以加热并破坏它们,迄今为止,科学家们一直认为无法同时测量并控制这种不可思议的物质形态。最近,英国和澳大利亚科学家组成的科研团队提出了一种新方法,不仅能最好地测量BEC的状态,还能消除因观察而产生的某些加热。相关论文发表在11月28日的《新物理学报》上。

BEC是一簇被冷却到绝对零度之上100纳开尔文的原子,在这一温度下,每个原子都失去了自己的个性,所有原子表现得就像一个粒子一样,也可以说是超原子。因为BEC非常冷,几乎没有“噪音”伴随,因此,对于研究与原子有关的物理学现象(例如探测原子结构)来说,它们几乎是完美的选择。

测量BEC最好的方式是用非共振光,这种光会被原子反射而不是像共振光那样被吸收后再发出。非共振光的波长与那些会被原子吸收再释放的光的波长迥然不同,因此它对BEC造成的破坏会少很多,使BEC更容易测量。然而,非共振光能导致某些自发辐射,这种辐射会产生加热并破坏BEC。

“这就像你试图检查冰箱是否工作,打开冰箱门却不想让冷空气出来一样。一点点热都会破坏BEC,迄今最先进的成像设备即使只给BEC照一次像也会破坏它,实验学家已经证明,BEC能在不受破坏的情况下成像的次数屈指可数。”该研究的主要作者、英国诺丁汉大学的迈克尔 哈希说:“但是,我们的研究将使得它们能多次成像,而且持续时间更长。”

他们研制出了一种过滤器和反馈系统来控制这种加热效应,形成了对BEC的纯冷却。过滤器能抵消测量它们的光流所造成的破坏,不仅能剔除测量中的“噪音”,最好地测量BEC的状态,还能在测量中消除由于观察而产生的某些加热。

哈希说:“研究的重要意义在于我们打开了一扇窗,让科学家们能管窥世界上最冷的物体,观察以前看不到的与BEC有关的现象,并早日实现其潜在应用。”未来在基础科学领域的运用包括,精确测量重力的原子激光器,研究黑洞释发出霍金辐射的模型等,被军方用来探测潜艇、井下储仓和其他危险,并且也能识别隐形技术。

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玻色―爱因斯坦冷凝物真是比林黛玉还要娇气百倍,用“捧在手里怕摔了,含在嘴里怕化了”来形容也毫不为过。看到这里,不禁要问:这一如此脆弱的物体,它的研究价值到底在哪里?细看文中所述的众多潜在应用,最吸引人的当属“识别隐形技术”了。且不说隐形技术已经足够神秘,而对这一神秘现象的识别就显得更加夺人眼球,只是这一“不堪一击”的宇宙中最冷的物体,应用起来得加多少小心呢!(记者刘霞)

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