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〈用非共振光可觀測宇宙中最冷物體〉-【科學實驗-討論區-www.coi.tw 】

作者 : 科學實驗
性別 : 男
文章主題 : 用非共振光可觀測宇宙中最冷物體 人氣指數 : 1343
發表時間 :2013/11/30 下午 07:21:16   


相片:用非共振光可觀測宇宙中最冷物體
http://www.tw17.com.tw/viewboard.asp?articleid=20131130192115

玻色─愛因斯坦冷凝物(BEC)是宇宙中最冷的物體。它們也非常脆弱,即使一個光子都可以加熱並破壞它們,迄今為止,<a href=http://www.tw17.com.tw><font color='#FF0000'><u>科學</u></font></a>家們一直認為無法同時測量並控制這種不可思議的物質形態。最近,英國和澳大利亞<a href=http://www.tw17.com.tw><font color='#FF0000'><u>科學</u></font></a>家組成的科研團隊提出了一種新方法,不僅能最好地測量BEC的狀態,還能消除因觀察而產生的某些加熱。相關論文發表在11月28日的《新<a href=http://www.tw17.com.tw><font color='#FF0000'><u>物理</u></font></a>學報》上。 

BEC是一簇被冷卻到絕對零度之上100納開爾文的原子,在這一溫度下,每個原子都失去了自己的個性,所有原子表現得就像一個粒子一樣,也可以說是超原子。因為BEC非常冷,幾乎沒有“噪音”伴隨,因此,對于研究與原子有關的<a href=http://www.tw17.com.tw><font color='#FF0000'><u>物理</u></font></a>學現象(例如探測原子結構)來說,它們幾乎是完美的選擇。 

測量BEC最好的方式是用非共振光,這種光會被原子反射而不是像共振光那樣被吸收後再發出。非共振光的波長與那些會被原子吸收再釋放的光的波長迥然不同,因此它對BEC造成的破壞會少很多,使BEC更容易測量。然而,非共振光能導致某些自發輻射,這種輻射會產生加熱並破壞BEC。 

“這就像你試圖檢查冰箱是否工作,打開冰箱門卻不想讓冷空氣出來一樣。一點點熱都會破壞BEC,迄今最先進的成像設備即使只給BEC照一次像也會破壞它,實驗學家已經證明,BEC能在不受破壞的情況下成像的次數屈指可數。”該研究的主要作者、英國諾丁漢大學的邁克爾・哈希說:“但是,我們的研究將使得它們能多次成像,而且持續時間更長。” 

他們研制出了一種過濾器和反饋係統來控制這種加熱效應,形成了對BEC的純冷卻。過濾器能抵消測量它們的光流所造成的破壞,不僅能剔除測量中的“噪音”,最好地測量BEC的狀態,還能在測量中消除由于觀察而產生的某些加熱。 

哈希說:“研究的重要意義在于我們打開了一扇窗,讓<a href=http://www.tw17.com.tw><font color='#FF0000'><u>科學</u></font></a>家們能管窺世界上最冷的物體,觀察以前看不到的與BEC有關的現象,並早日實現其潛在應用。”未來在基礎<a href=http://www.tw17.com.tw><font color='#FF0000'><u>科學</u></font></a>領域的運用包括,精確測量重力的原子激光器,研究黑洞釋發出霍金輻射的模型等,被軍方用來探測潛艇、井下儲倉和其他危險,並且也能識別隱形技術。

用非共振光可觀測宇宙中最冷物體

玻色─愛因斯坦冷凝物(BEC)是宇宙中最冷的物體。它們也非常脆弱,即使一個光子都可以加熱並破壞它們,迄今為止,科學家們一直認為無法同時測量並控制這種不可思議的物質形態。最近,英國和澳大利亞科學家組成的科研團隊提出了一種新方法,不僅能最好地測量BEC的狀態,還能消除因觀察而產生的某些加熱。相關論文發表在11月28日的《新物理學報》上。

BEC是一簇被冷卻到絕對零度之上100納開爾文的原子,在這一溫度下,每個原子都失去了自己的個性,所有原子表現得就像一個粒子一樣,也可以說是超原子。因為BEC非常冷,幾乎沒有“噪音”伴隨,因此,對于研究與原子有關的物理學現象(例如探測原子結構)來說,它們幾乎是完美的選擇。

測量BEC最好的方式是用非共振光,這種光會被原子反射而不是像共振光那樣被吸收後再發出。非共振光的波長與那些會被原子吸收再釋放的光的波長迥然不同,因此它對BEC造成的破壞會少很多,使BEC更容易測量。然而,非共振光能導致某些自發輻射,這種輻射會產生加熱並破壞BEC。

“這就像你試圖檢查冰箱是否工作,打開冰箱門卻不想讓冷空氣出來一樣。一點點熱都會破壞BEC,迄今最先進的成像設備即使只給BEC照一次像也會破壞它,實驗學家已經證明,BEC能在不受破壞的情況下成像的次數屈指可數。”該研究的主要作者、英國諾丁漢大學的邁克爾・哈希說:“但是,我們的研究將使得它們能多次成像,而且持續時間更長。”

他們研制出了一種過濾器和反饋係統來控制這種加熱效應,形成了對BEC的純冷卻。過濾器能抵消測量它們的光流所造成的破壞,不僅能剔除測量中的“噪音”,最好地測量BEC的狀態,還能在測量中消除由于觀察而產生的某些加熱。

哈希說:“研究的重要意義在于我們打開了一扇窗,讓科學家們能管窺世界上最冷的物體,觀察以前看不到的與BEC有關的現象,並早日實現其潛在應用。”未來在基礎科學領域的運用包括,精確測量重力的原子激光器,研究黑洞釋發出霍金輻射的模型等,被軍方用來探測潛艇、井下儲倉和其他危險,並且也能識別隱形技術。



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