據美國(guó)物理學家組織網11月25日(北京時間)報道,德國科學家在11月24日出版的《自然》雜(zá)誌上報告稱,他們成功讓光子形成“玻色?愛因斯坦(tǎn)凝聚”,創造(zào)出一種全新的光(guāng)源。新方法可讓科學家設計出新型紫外或X射線激光器,從而製備出功能更強的計算機芯片。
玻色?愛因斯坦(tǎn)凝聚是物質的一種奇特(tè)狀態,處於這種狀態的大量原子行為會像單個粒子一(yī)樣。此(cǐ)前,玻色?愛因斯坦凝聚已在幾個物理體係中被觀測到,但(dàn)科學家認(rèn)為它不可能出(chū)現在光子中。這是因為當光子被冷卻(què)到某一點上,它將不再輻射出可見光範圍內的光(guāng),而僅僅發射出不可見的紅外線光子,同時其輻射密度會下降,溫(wēn)度越低,光(guāng)子的數量越少,科學家很難得到(dào)玻色(sè)?愛因斯坦(tǎn)凝聚出現所需要的冷卻光子的數量。
波恩大學的科學家讓一束(shù)光線在兩麵高度反光的鏡子間來回(huí)跳躍,並(bìng)在兩個反(fǎn)射鏡(jìng)麵之間放置冷卻的色(sè)素分子溶液。光(guāng)子(zǐ)會周(zhōu)期性地同這些(xiē)色素分子發生碰撞,在碰撞中,分子先“吞(tūn)下”光子接著又“吐出”它們。參與研究的(de)科學家馬丁?威茨解釋說(shuō),在這個過程(chéng)中,光子表現出溶液的溫度,並且整個過程沒有光子(zǐ)損失。接著,研究人員通過激光激活色素溶液,增加了兩麵鏡子之(zhī)間光子的數量。這使科學家能夠將冷(lěng)卻的光子緊密地聚集在一起,使它(tā)們形成一個“超級光子”。
這種光子玻色?愛因斯坦凝聚是一種全(quán)新(xīn)的光源,其有些特征同激光相似。但與激光相比,它們也(yě)有自身的優勢。簡?卡拉斯表示,目前還沒有能夠發射出極短(duǎn)波長光(比(bǐ)如在紫外線或X射線範圍內)的激光器(qì),而使用光子玻色?愛因斯坦(tǎn)凝(níng)聚應該可以做到。
芯片產業或許也會因此受益。芯片製造商(shāng)一般使用激光將邏輯(jí)電路製成半導體材料,所得半導體結構的精準度由激光波長和其他因素限定,長波激光不如短波激光適合精準性要求高(gāo)的工作。而X射線的波長比可見光更短,從原理上來講,X射線(xiàn)激光器應(yīng)該允許製(zhì)造商在同樣(yàng)的矽材料表麵應用更複雜(zá)的電路,這將使他們製備出新一代高(gāo)性能的芯片並最終研製出功能更強大的計算機。這個過(guò)程也可應(yīng)用於光譜學或光伏電池等領域。
總編輯圈點
1924年由玻色提出並被(bèi)愛因斯坦肯定和完善(shàn)的玻愛凝聚,指(zhǐ)的是在接(jiē)近(jìn)絕對零度條件下所有原子整齊劃一的情形。然而,早期(qī)的相關研究步履維艱。直到上世紀90年(nián)代,激光冷卻和囚禁中性原子(zǐ)技術的突破才使玻愛(ài)凝聚成為現實(shí)。此後,世界各國的數十(shí)家實驗室相繼實現了多種元素的玻愛凝聚。可以(yǐ)說(shuō),“物(wù)質(zhì)第五態”已經開始進入實際應用的快車道。光子的玻愛凝聚今天便極(jí)大地拓展了我們在(zài)芯片製造(zào)、精密(mì)測量和納米技術等領域的想像空間。
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