新突破：科學(xué)家首次捕獲單個(gè)原子

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，新西蘭研究人員首次捕獲到單個(gè)原子并讓其發(fā)生受控反應(yīng)，他們觀察到了前所未見(jiàn)的原子間相互作用。結(jié)果表明，如果只有兩個(gè)原子，不能形成分子，至少需要三個(gè)原子才能完成化學(xué)反應(yīng)。最新研究為在最小尺度(原子尺度)開(kāi)展研究奠定了基礎(chǔ)，有望促進(jìn)量子技術(shù)的發(fā)展。

奧塔哥大學(xué)物理系副教授米克爾·安德森表示：“在最新研究中，我們?cè)诳久姘鼨C(jī)大小的超真空室內(nèi)，用高聚焦激光束，將三個(gè)原子分別俘獲并冷卻至百萬(wàn)分之一開(kāi)爾文(約為零下273.15攝氏度，接近絕對(duì)零度)。隨后，我們讓這些捕獲的原子結(jié)合在一起，并測(cè)量原子間產(chǎn)生的受控相互作用。此前，科學(xué)家僅通過(guò)涉及大量原子的實(shí)驗(yàn)提供的統(tǒng)計(jì)平均值來(lái)了解這一量子過(guò)程。”

結(jié)果表明，當(dāng)三個(gè)原子彼此靠近時(shí)，兩個(gè)原子會(huì)形成一個(gè)分子，顯微鏡攝像機(jī)可放大并查看這一過(guò)程。

博士后研究員馬文·韋蘭德解釋說(shuō)：“如果只有兩個(gè)原子，不能形成一個(gè)分子，至少需要三個(gè)原子才能完成化學(xué)反應(yīng)。我們首次將這一基本過(guò)程孤立出來(lái)展開(kāi)研究，得到了以前涉及大量原子云團(tuán)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法獲得的詳盡細(xì)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。”

韋蘭德補(bǔ)充道，在這種分子水平上開(kāi)展研究，讓他們對(duì)原子如何碰撞并相互反應(yīng)有了更多了解，這項(xiàng)技術(shù)有望提供一種構(gòu)建和控制特定化學(xué)物質(zhì)單分子的方法。

安德森說(shuō)：“在過(guò)去幾十年間，研究建立在越來(lái)越小的規(guī)模上，這促進(jìn)了技術(shù)的大踏步發(fā)展。我們的研究為能在最小尺度(原子尺度)開(kāi)展研究鋪平了道路，有望促進(jìn)量子技術(shù)的發(fā)展。”

此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，分子形成所費(fèi)時(shí)間比預(yù)期得要長(zhǎng)得多?？茖W(xué)家目前尚無(wú)法解釋這一現(xiàn)象，但他們強(qiáng)調(diào)，實(shí)驗(yàn)量子力學(xué)領(lǐng)域需要進(jìn)一步促進(jìn)理論發(fā)展。

關(guān)鍵詞：