什么是冷原子物理「冷原子是什么」

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光囚禁在超冷原子物理中的

特殊意义

施郁

阿什金早期的光囚禁工作对于超冷原子物理具有特殊意义，这是诺贝尔奖官方资料未强调的。

原子的冷却与囚禁导致了超冷原子物理的发展。1995年，威曼（Carl Wieman）和康奈尔（Eric Cornell）研究组以及克特勒（Wolfgang Ketterle）的研究组实现了玻色-爱因斯坦凝聚，这可能对1997年的诺贝尔奖授予朱棣文、科恩-塔诺季和菲利普斯起了推动作用，而他们自己获得了2001年的诺贝尔奖。

早期的超冷原子基本上基于磁阱或者磁光阱。在这些实验方案中，原子的自旋（磁矩）与外磁场耦合，所以自旋被冻结，不能体现与自旋相关的物理。后来，光阱或者说光囚禁被用来研究超冷原子，导致很多丰富的物理。

比如，利用光阱实现了体现自旋重要性的旋量玻色气；利用光阱还可以方便地用费什巴赫共振（Feshbach resonance）来调控原子之间的相互作用，由此实现诸如费米子超流、玻色-爱因斯坦凝聚与BCS超流的渡越等量子多体系统。而作为光阱的发展，光晶格中的原子可以成为强关联多体系统，也可以应用于量子模拟和量子信息处理。

值得一提的是，最近实验上还实现了用光镊阵列束缚碱金属原子或碱土金属原子。光晶格中，不同格点之间原子之间的距离是固定。与此不同的是，光镊阵列中，不同光镊中的原子之间的距离可以在小于微米到10微米之间改变。

追根溯源，光阱和光镊来源于阿什金最初的光囚禁思想。正如阿什金本人说过的，光囚禁思想不是显然的。阿什金的光囚禁思想对于冷原子物理有特殊的贡献。

笔者收藏的阿什金著作

我们为阿什金能够健康长寿，终于在96岁时得到姗姗来迟、实至名归的诺贝尔奖而欣慰。阿什金的研究历程记录在他的著作中。阿什金教授接受记者采访时，用《利用激光进行中性粒子的光囚禁和操纵》（Optical Trappingand Manipulation of Neutral Particles Using Lasers）的封面对光镊作了解释。

阿什金接受记者采访

阿什金长期在贝尔实验室工作，为贝尔实验室获得了第9个诺贝尔奖。贝尔实验室人才云集，科研人员自主创新，取得了极大的成功。

引用本文的方式

施郁. 激光成就梦想，科学，2019，71（1）: 1-4.

排版丨刀刀