研究人员已成功将铟原子冷却到接近绝对零度

技术研究 量科网 2022-06-24 11:03

在接近绝对零度的温度下,原子的移动速度要比三趾树懒还慢,这使物理学家能够对这些系统进行前所未有的实验控制。当原子变得超冷时,可以形成新的物质相,并且会出现古怪的量子特性。但元素周期表的大部分原子仍未在超冷状态下被探索。

研究人员已成功将铟原子冷却到接近绝对零度

现在,新加坡国立大学的Travis Nicholson及其同事已经成功地将铟原子冷却到接近1mK(-272.15摄氏度)。铟是第一个被冷却到如此低温度的“第三族元素”原子,这类原子在元素周期表上是一组特定的过渡金属。该实验演示为研究超冷物理学家以前未探索过的特性的系统打开了大门。

在他们的实验中,Nicholson及其同事使用了磁光阱,这是一种用于捕获和冷却原子的标准工具。但因为这是第一次尝试将铟原子冷却到超冷温度,该团队不得不自己制造特殊版本的设备,而不是使用只是能冷却其他原子的设备。

Nicholson表示,用于这项研究的设备系统是针对特定的原子而高度定制的。因此,从设计激光系统到挑选螺丝的每一部分设置都必须由研究人员自己解决。通过他们的这种定制设备,该小组使用激光束将5亿个铟原子放置在陷阱中,然后冷却了它们。

第三族元素原子具有奇异的量子特性,能更好地控制这类原子,可使这些原子成为可用于多种量子技术(包括超精密原子钟)的有趣候选者。尽管Nicholson及其同事尚未对他们的超冷铟原子进行任何量子测量,但成功捕获和冷却该元素意味着应该很快就能进行这些测量实验。Nicholson希望其他研究人员也能对元素周期表中其他族的原子进行冷却,以让更多的原子类别可以变得超冷。(编译:Qtech)