科学:原子喷泉创造超慢原子

 作者:游叱     |      日期:2017-10-07 04:48:14
加利福尼亚的一组物理学家创造了一个“原子喷泉”,其中钠原子被激光压力轻轻向上推,然后在重力作用下回落由于原子在喷泉顶部附近移动得如此缓慢,物理学家能够对电子进行非常精确的测量到目前为止,这种测量受到限制,因为原子过快地通过任何测量设备(Physical Review Letters,vol 63,p 612)斯坦福大学的物理学家Mark Kasevich,Erling Riis和Steven Chu以及圣何塞的IBM研究中心的Ralph DeVoe使用他们的原子喷泉来测量钠原子基态的所谓超精细分裂这是将最外层电子的自旋从“反平行”转换为原子核旋转到“平行”所需的微量能量第一个尝试操作原子喷泉的人是麻省理工学院的J. R. Zacharias在20世纪50年代,他推动了一束原子向上,并试图观察最慢的原子,因为它们在重力作用下倒下然而,他的实验失败了,因为不可能充分冷却原子太少的原子移动得足够慢以至于无法观察到然而,最近,物理学家开发了激光冷却技术这意味着物理学家们再次对原子喷泉感兴趣在新实验中,Kasevich和他的同事放慢并捕获了一束钠原子,然后将它们冷却到50mK然后他们使用激光的辐射压力轻轻地向上推动原子原子的垂直速度仅为每秒2米左右物理学家安排上升流原子通过其底部的孔进入射频腔空腔只是一个铝盒在腔内,原子可以在一系列微波频率下经受辐射正是这种辐射能够改变最外层电子相对于核自旋的自旋方向钠原子在腔中停留约四分之一秒,然后通过微波腔中的孔落回当他们跌倒时,实验者用一个探测器来计算那些自旋翻转的电子 Kasevich和他的同事确定,发生转变的频率 - 这是该过程所需能量的量度 - 是每秒1 771 626 129个周期他们估计,