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2007-04-29 09:08 |
激光技術(shù)可冷卻物體接近絕對(duì)零度
美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員日前表示，他們利用激光冷卻技術(shù)，成功地將體積相當(dāng)于硬幣大小的物體冷卻到接近絕對(duì)溫度零度。該項(xiàng)成果創(chuàng)造了激光冷卻相同體積物體的最低溫度紀(jì)錄，它為科學(xué)家最終將較大物體冷卻到絕對(duì)零度，以觀察物質(zhì)的量子行為帶來(lái)了希望。 Q x:+n`$/
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麻省理工學(xué)院物理助理教授、研究小組負(fù)責(zé)人奈吉斯·馬瓦爾瓦拉表示，雖然研究小組目前還沒(méi)有將物體冷卻到能夠觀察到量子行為所需的絕對(duì)零度，但是“最重要的是，我們首次找到了也許能最終了解物體量子行為的技術(shù)”。 PUI.Un2C_
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量子理論出現(xiàn)于20世紀(jì)早期，它用于解釋采用經(jīng)典力學(xué)所無(wú)法解釋的原子行為。然而，當(dāng)物體較大時(shí)，其自身的熱量和運(yùn)動(dòng)掩蓋了量子效應(yīng)，同時(shí)兩者間的相互作用為包括重力和電磁學(xué)在內(nèi)的經(jīng)典力學(xué)所左右。為了觀察到較大物體的量子效應(yīng)，人們需要將它們冷卻到絕對(duì)零度（或極其接近絕對(duì)零度），如此低溫只有讓物體盡可能地不動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。在絕對(duì)零度時(shí)，物質(zhì)的原子失去了其所有的熱能，只剩下它們的量子運(yùn)動(dòng)。 0pu'K)Rb
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在即將發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》上的研究報(bào)告中，研究人員表示，他們將5美分大小的鏡子冷卻到絕對(duì)溫度0.8度。在此溫度下，1克重的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)十分緩慢，在130億年（宇宙的年齡）的時(shí)間里，它們行進(jìn)的路程為4萬(wàn)公里，相當(dāng)于繞地球一圈。為了實(shí)現(xiàn)極低溫度，研究人員將光阱技術(shù)和光阻尼相結(jié)合，用兩束激光同時(shí)作用于懸浮的鏡子，一束激光將其鎖定在規(guī)定的位置，另一束激光則將其運(yùn)動(dòng)減緩并將其熱能帶走。結(jié)果在兩束強(qiáng)大的激光共同作用下，鏡子幾乎靜止不動(dòng)。 tW(E\#!|p<
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馬瓦爾瓦拉預(yù)計(jì)，隨著研究人員將物體的溫度冷卻到越來(lái)越接近于絕對(duì)零度，人們面臨的困難也將越來(lái)越大。某些技術(shù)上的難題現(xiàn)在仍然沒(méi)有被解決，激光頻率波動(dòng)產(chǎn)生的干涉就是其中之一。然而，一旦將物體冷卻到足夠低的溫度，人們將觀察到量子信息存儲(chǔ)以及光和鏡之間的量子糾纏等量子效應(yīng)。
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