利用激光冷卻小薄膜到接近絕對零度
巴塞爾大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新技術(shù),僅用激光就能成功地將小膜冷卻到接近絕對零度的溫度。例如,這種極度冷卻的薄膜可應(yīng)用于高靈敏度傳感器。幾個世紀(jì)前,確切地說是大約 400 年前,著名的德國天文學(xué)家約翰內(nèi)斯-開普勒(Johannes Kepler)設(shè)想了太陽帆的概念,他認(rèn)為這些風(fēng)帆可以推動船只穿越宇宙。 開普勒的理論認(rèn)為,光被物體反射時會產(chǎn)生一種力。這一觀點也為彗尾總是指向遠(yuǎn)離太陽的現(xiàn)象提供了解釋。 ![]() 在巴塞爾實驗中,一束激光照射到薄膜上(中間正方形)。通過光纖電纜(紫色)延遲反射的激光,薄膜被冷卻到絕對零度的千分之一以下。 如今,科學(xué)家們利用光的作用力來減緩原子和其他粒子的速度并使其冷卻。通常情況下,要做到這一點需要一個復(fù)雜的儀器。現(xiàn)在,由 Philipp Treutlein 教授和 Patrick Potts 教授領(lǐng)導(dǎo)的巴塞爾大學(xué)研究小組只用激光就成功地將一層薄薄的膜冷卻到接近絕對零度零下 273.15 攝氏度。他們最近在科學(xué)雜志《物理評論 X》上發(fā)表了他們的研究成果。 研究論文的第一作者、物理學(xué)家、博士生瑪麗斯-恩澤(Maryse Ernzer)說:"我們的方法之所以特別,是因為我們不需要進(jìn)行任何測量就能實現(xiàn)這種冷卻效果。根據(jù)量子力學(xué)定律,測量(通常是反饋回路的要求)會導(dǎo)致量子狀態(tài)的改變,從而產(chǎn)生干擾。" 為了避免這種情況,巴塞爾的科學(xué)家們開發(fā)了一種所謂的相干反饋回路,其中激光既是傳感器,又是阻尼器。通過這種方式,他們抑制并冷卻了由硝酸硅制成的薄膜的熱振動,該薄膜的大小約為半毫米。 |