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超冷的原子“激光”

查字典物理网 2012-12-29

激光具有双重“性格”：经实验，或表现为电磁波，或表现为能量粒子。这就像在不同的生活环境中，一个男人或者被看作丈夫，或者被看作父亲一样。

光由粒子组成，但它像一切波现象那样拥有频率和波长（两上相邻波峰间的距离）。激光是相干的，因为它们是受激发射的电磁波，它们的电磁波的波峰与激发它们的光波相一致。这种现象就提供了获得更大能量光束的可能性。

但光并不是自然界唯一的、可以夸耀自己有双重性格的东西。原子，也就是物质化学变化中的最小微粒也具有同样的双重性格。如果延伸我们感官认知的物质世界而深入到原子世界，那么规律就改变了，传统的物理学就让位给了量子力学。1977年，麻省理工学院沃尔夫冈·凯特勒领导的实验小组证实了爱因斯坦和他的印度同事玻色于1924年提出的理论假设：在合适的条伯下，可使一群原子表现得像一个原子那要，只有一个波长和一个频率。

这个被称为“玻色──爱因斯坦凝聚”的超级原子是通过磁场诱捕一些钠原子而得到的，并使钠原子的温度达到百万分之几绝对温度（绝对零度为-273.15℃）形成这种状态之后，通过磁场所干扰，使一些原子逃走，剩下冷凝的原子获得完全“同步”的原子的状态，它们的波峰完全一致，并一个一个地列队行进发射。这样就制成了一个“原子激光”，这是一个有些难以理解的概念，但可用一个比较把它简明化：即普通物质（现实世界的任何一种物质）和这种原子激光之间的区别如同灯光的光（完全无秩序和能量很小的光）和传统激光装置发射的光（正是由于电磁波的同步必使光极强）之间的区别。原子激光目前还没有在工业上应用，但研究人员预计，原子激光首先将应用于测量变化和制造纳米技术的新仪器。

印度──德国的合作：

上图是爱因斯坦（1879～1955）、印度人玻色（1894～1974）。这两位伟大的物理学家提出了“超冷凝”理论。1924年，玻色决定就他所写的《普朗克定律和光量子假说》一书征求爱因斯坦的意见，爱因斯坦看后十分满意并立刻为德国同事们翻译出来。坡色对“超冷凝”理论的最初创立和爱因斯坦的随后加工，使这理论得以完善。相隔半个世纪之后的1977年，这一理论终于被实验所证明。

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