据physorg.com网站2006年12月11日报道,奥地利因斯布鲁克大学彼得·祖勒尔教授告诉PhysOrg.com网站记者称,“我们让沉寂了15年的在激光冷却和量子光学背景下使用的关键想法得以复苏,并将他们置于一个全新的背景里。”他描述了一种新的冷却方法,这种方法可以让一个光学格子里的原子达到的温度比目前能达到的更低。
祖勒尔与在因斯布鲁克的奥地利科学院也保持着联系,他的研究小组就包括来自牛津大学、因斯布鲁克大学以及奥地利科学院的物理学家。该研究小组的这项发现发表在《物理评论快报》杂志上,题目为“通过超流体浸没实现原子的暗态冷却”。
这项冷原子研究打开了一扇通往多种多样的特别是在量子级上的应用之门。祖勒尔教授及其合作者特别感兴趣的是他的工作可能对为凝聚态物理学构建量子模拟器造成的影响。他解释称,“要很快解决复杂的多粒子系统问题是困难的,但使用冷原子,我们能够构建量子模拟器来帮助我们研究这些更为复杂的凝聚态系统。”
研究小组的博士后研究员安德鲁·戴累同意构建一个量子模拟器是非常重要的。他称,“我们需要找到在实验室里让量子模拟器达到更低温度的方法。这些模拟器将有助于一些更难实现的活动:为不同的状态建模以及使用一个光栅里的原子来模拟更为复杂的系统。”
祖勒尔教授的研究小组是从暗态激光冷却之前的一个理论基础开始此项研究的。他称,“虽然这些是陈旧的想法,但我们正将其运用于一个完全不同的背景里以创造一种新的系统。”
戴累研究员解释称,“这个超流体浸没想法就是我们将原子置于一个光栅,然后你就拥有了原子的不同种类的波色-爱因斯坦凝聚(BEC)背景贮液器。因为栅子和贮液器间的因碰撞引起的交互作用会引起这一基础过程的出现,这样做起到的作用可能是导致原子碰撞能从栅子被转移到贮液器,这将以特殊的方式发生。这时的原子则从激发状态冷却下来直到进入基本运动状态。”
这种想法就是处于最低布洛赫能带的“热”原子被变得更加激发以到达一个更高的能带,而拥有接近零动力的“冷”原子则被留在最低的能带(他们呈现为“暗态”)。然后借助声子的喷射以及原子和贮液器间的碰撞使原子进入再循环。当重复这一过程时,原子随后就会集中到“冷”暗态区域。这个灵感来自于激光冷却次反冲,但在因斯布鲁克和牛津版本里,光子被声子所取代,内原子状态则被布洛赫能带激发所取代。
虽然祖勒尔教授和戴累研究员都指出,目前这个想法还停留在理论阶段。但祖勒尔坚持称,实验将在不久的将来进行。“我们已经非常接近。在实验室里进行真正的尝试需要一些时间。不同的研究小组也有兴趣对这一想法进行尝试。我想实验的时间表可能定在接下来两年内。这种想法足够引起人们的注意,其他的研究小组可能会尝试一些与之类似的想法,或许还能对其进行改进。”祖勒尔教授接着说,“这种想法对于冷原子背景是一项突破,这可能帮助我们理解我们不了解的凝聚态相,或理解新一级的相变。这可能为我们打开一些新的探索之门。”
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