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重大发现!科学家首次捕获单个原子,并观察到了原子间的相互作用
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单个原子是什么样的?原子之间是如何相互作用的?最近,根据物理学家组织网络的一份报告,来自新西兰奥塔哥大学物理系的科学家首次捕获了一个原子,并允许它进行受控反应。他们观察到原子之间前所未有的相互作用。他们认为这将极大地影响未来的技术进步。

原子的大小大约是一米的100亿分之一。如果你不得不做一个物理类比,这就相当于将你食指指甲大小的东西切割1亿次,垂直切割1亿次,取出其中一个大约是一个原子的大小。观察原子之间的相互作用似乎更加困难。

如何捕捉?

然而,越是困难,就越有人敢于挑战。

所以,问题是,他们如何捕获单个原子?

奥塔哥大学的物理学副教授Mikel f Anderson说:在最近的研究中,我们用一束高度聚焦的激光束在一个烤面包机大小的超真空室内捕捉并冷却三个原子到百万分之一开尔文(大约零下273.15摄氏度,接近绝对零度)。后来,他们用光镊“拾取”铷原子,并引导它们相互碰撞,观察各种形式的碰撞,以便准确了解发生了什么。在这个实验中,他们观察到原子的复合速度比先前预期的要慢,这显然与目前的理论预测不一致。这让科学家们非常兴奋,但原因还不清楚。

值得一提的是,在此之前,科学家只是通过涉及大量原子的实验所提供的统计平均值来理解这个量子过程。现在?这一发现意味着对量子的研究更进了一步。

最终的实验结果表明,当三个原子相互靠近时,这两个原子将形成一个分子,它们都将被这个过程中释放的能量“踢飞”。

显微镜摄像机可以放大并观察这个过程。

领导该实验的博士后研究员马文韦兰德说:只有两个原子不能形成一个分子,完成化学反应至少需要三个原子。我们第一次分离出了这一基本过程,并进行了研究,获得了以前涉及大量原子云的实验中所没有的详细细节和实验结果。例如,研究人员可以看到单个过程的确切结果,并观察到一个新的过程。我不得不说这种研究是受欢迎的。

希望促进量子技术

马文韦兰德还补充道:到目前为止,在许多原子实验中,这样的细节是不可能观察到的。通过对分子水平的研究,我们可以更多地了解原子如何相互碰撞和反应。随着技术的发展,这种技术可以提供一种构建和控制特定化学物质的单分子的方法。

对于量子物理学之外的人来说,理解这项技术和它的详细程度可能是困难的,但是研究人员相信这项科学的应用将有助于未来量子技术的发展。这些技术对社会的影响可能和早期的量子技术一样,使现代计算机和互联网成为可能。

分子水平的观察让我们对原子如何碰撞以及它们如何相互作用有了更深的理解。它可以提供一种方法来构造和控制特定化学物质的单个分子,并为未来计算机和互联网技术的发展提供更强大的推动力。当前的手机能够超越20世纪80年代的超级计算机的唯一原因是,我们可以在越来越小的规模上研究物质。这为我们进行最小尺度(原子尺度)的研究铺平了道路,并有望促进量子技术的发展。也就是说,为原子尺度的构建铺平道路,这些发现将如何影响未来的技术进步。

值得注意的是,尽管研究人员提出了一种机制来解释这种差异,但他们也强调需要在实验量子力学的这个领域进一步发展理论。

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从物理组织网编译而来

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