科学首页 > 科学动态 > 新闻列表 > 正文

人类发现最怪异气体 "超寒冷凝物"或超越暗物质

http://www.kexue.com 2014-01-06 08:52:35 凤凰科技  发表评论


当物理学家将光子变成玻色-爱因斯坦冷凝物状态时产生的“超级光子”演示图

  近日物理学家提出了一种新的方式观察世界上最怪异的物质——名为玻色-爱因斯坦冷凝物(Bose-Einstein condensate)的超级寒冷、超级平静的气体。虽然科学家们之前都能够一瞥这罕见的气体,但拍摄一张玻色-爱因斯坦冷凝物(BEC)(它是以阿尔伯特-爱因斯坦和印度理论学家萨特延德拉-纳特-玻色(Satyendra Nath Bose)为名)往往会毁坏它,因为它添加了来自光的额外能量。“对单个光子的吸收足以破坏它,”研究首席作者、英国诺丁汉大学的物理学家迈克尔-哈希(Michael Hush)这样说道。

  通过创造一个新的电脑模型,研究人员找了一种以另一种路线传输热并保持BECs冷却——即使在长时间的成像过程中——的方式。原则上来说,这种方法“可以实现BEC模糊的成像,在此期间我们能够直接的观测BEC甚至利用反馈对它进行控制。” 哈希说道。“能够当场研究一个接近绝对零度的量子物体真是令人非常兴奋。”这项研究被发表在11月28日的期刊《新物理学期刊》上。

  玻色-爱因斯坦冷凝物是指原子或者其它粒子,例如光子,冷却到接近绝对零度。这种原子是如此呆滞以至于它们的行为非常怪异,就像单一的水滴块状物。粒子缓慢移动的本质意味着科学家们能够通过研究玻色-爱因斯坦冷凝物,轻松的追踪并研究原子过程,例如原子旋转。

  在过去的十多年间,物理学家利用偏共振光子——一种会将自身能量发散以远离超级冷却原子而非添加热量的激光成像类型——观察BECs。但即使这种方法也只能成功几次而已,在获得几张成像后最终还是会毁坏冷凝物。

  为了提高这种成像技术,哈希和他的同事建立了一个成熟的电脑模型,能够刺激偏共振光和玻色-爱因斯坦冷凝物的怪异行为。这个模型揭示了由偏共振成像造成的前所未见的加热效应。

  “文章中展示的这一特殊发现其实最初被认为是我们程序里的一个小错误,” 哈希说道。“我们这样认为是因为对BECs的更简单的描述并未预测这种加热的存在。”通过他们的模型,研究人员发明了一种滤镜能够移除加热效应并将额外的能量储存在用于围困和冷却冷凝物的电磁线圈里,这将帮助保持原子冷却更长时间。现在,当好奇的观众想要坐在周围观察原子时,这样的成像技术将发送更多能量至冷却的线圈,从而使得冷凝物更加冷却。接下来的步骤便是在现实世界的实验里测试这一滤镜。

  “一旦这隔离了导致加热的物体,产生反馈并纠正它就变得相对容易了。” 哈希说道。“像这样的结果看起来非常有前景,这使得我们希望对BEC反馈的实验演示能够在不远的未来变为可能。”

  相关阅读
  深空现奇特"暗物质环" 宇宙80%组成或现身(图)
  欧洲盖亚探测器发射倒计时 目标直指暗物质谜团
  暗物质非原始黑洞组成 科学界最大谜题仍待破解
  最深地下实验室未发现暗物质 首次捕捉无功而返
  寒冷暗物质速度极限被算出 或成今后诺奖大热门

网友评论以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点 已有条评论