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用最强的光达到最低的温度

查字典物理网 2012-12-29

爱因斯坦的预测引起了实验物理学家的广泛兴趣，并部分实现了玻色－爱因斯坦凝聚，例如超导中的库珀电子对无电阻现象，超流体中无摩擦现象。但因其系统特别复杂，难以对玻色－爱因斯坦凝聚现象进行充分的研究。

然而要实现真正的玻色－爱因斯坦凝聚的条件是极为苛刻的，首先就是要达到极低的温度。所以一直到1995年，也就是爱因斯坦做出预言后的70年后才由3位诺贝尔物理学奖得主实现了真正意义的玻色－爱因斯坦凝聚，他们实现了前所未有的超低温度(10-9k)。

实现这种极低温度的第一个步骤是用激光冷却，其基本原理是通过原子与光子动量交换来达到冷却原子的目的。通过这一步骤可以将原子冷却到一万分之一开(10-4k)，然后再用蒸发冷却的方法把热的原子蒸发掉，使原子达到所需要的温度。

在我们的印象中，激光是非常强的光，当物体被激光照射后，立刻会因为吸收了激光的能量使温度迅速升高，现在要用它来冷却原子，这简直是不可思议的事情。事实上，这个巧妙的“诡计”是让光子从原子反弹回来而不让原子将光吸收。当反弹回来时，光子就会将原子的能量带走，从而降低了它的温度。

正是使用了这种方法，美籍华人朱棣文(Steven Chu)，法国的克劳德·柯恩－唐努吉和美国的威廉·菲利普斯首先将原子冷却到大约一百万分之一开(10-６k)，并因此分享了1997诺贝尔物理学奖。
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