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摆动原子探测伙伴分子而不会打扰它

点击量:   时间:2017-12-08 01:03:29

Mehau Kulyk / SPL By Leah Crane当我移动时,你移动通过配对带电分子和带电原子的振动,研究人员已经找到了如何以前所未有的范围观察和控制更复杂的分子近年来,物理学家在控制单个原子方面取得了巨大进步,通常使用称为激光冷却的方法这涉及吸收激光的粒子,然后重新发射,在此过程中减速和冷却这个过程对原子非常有效,将它们冷却到绝对零度的万亿分之一原子越冷,能量越少,研究人员就越了解它的状态这使得冷原子作为传感器非常有用,可以测量力和加速度的微小变化,探测基础物理的细节但控制分子要困难得多,仅仅因为它们更复杂分子比原子具有更多可能的能级和取向,并且进行测量可以容易地迫使分子进入不同的状态 “我们希望为分子打开激光冷却为原子打开的东西,”马里兰州国家标准与技术研究所的Dietrich Leibfried说 Leibfried和他的同事们使用带电原子作为探针,制定了一种确定和控制分子量子态的方法,包括振动,位置和旋转当这种原子离子和分子离子被困在一起时,它们彼此排斥排斥作用是连接两者的一种弹簧,因此当一个粒子移动时,另一个粒子移动 “如果分子离子开始摆动,原子离子也将开始摆动,我们可以发现这种摆动,”莱布弗里德说然后研究人员可以测量原子离子的摆动来确定分子的状态而不会破坏它 “对于盲人来说,这种方法有点像盲文字母,”莱布弗里德说 “他们看不到字母,但他们可以感受到它们我们使用原子离子来感受分子“Leibfried的方法可能不是探测分子状态的最精确方法,但它是最普遍适用的方法其他方法,如伊利诺斯州西北大学的Brian Odom及其团队开发的方法,已经取得了类似的结果,但只有非常特殊的分子这种新方法适用于任何带电分子 “这项工作代表了获得分子量子控制的一个非常令人兴奋的进步,”奥多姆说 “这是迄今为止最常用的方法”控制这样的分子可以让研究人员检查物理学中的一些最基本的常数,如电子质量与质子质量的比例,如果物理定律可能在非常小的尺度上波动不是我们的想法 “为了寻找常数的变化,你必须做一个非常仔细的测量,”奥多姆说 “最好的方法是采用单个分子并以极高的精度探测其能量水平”这种方法还可以使化学反应更容易控制得更加精细,甚至可能导致量子信息处理的进步 “我们当然很兴奋,”莱布弗里德说 “我们已准备好去做更多的事情”期刊参考:Nature,DOI:10.1038 / nature22338关于这些主题的更多信息: