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物理学家利用基本的原子特性使物质“隐形” 通常情况下，当光子穿透原子云时，光子和原子可以像台球一样相互撞击，向各个方向散射光线，从而使原子云可见。然而，麻省理工学院的研究小组观察到，当原子被过冷和超挤压时，泡利原理开始发挥作用，粒子有效地减少了散射光的空间。光子反而流过，没有被散射。  在他们的实验中，物理学家们在一团锂原子中观察到了这种效应。当它们被变得更冷和更密集时，原子散射的光更少，并逐渐变得更暗。研究人员怀疑，如果他们能够将条件进一步推高，达到绝对零度的温度，这团云将变得完全不可见。 周二在《科学》杂志上报道的研究小组的结果，代表了首次观察到保利阻断对原子光散射的影响。这种效应在30年前就被预测了，但直到现在才被观察到。 麻省理工学院约翰-D-阿瑟物理学教授Wolfgang Ketterle说：“一般来说，泡利不相容已经被证实，而且对于我们周围世界的稳定性绝对是至关重要的。我们所观察到的是保利阻断的一种非常特殊和简单的形式，即它阻止一个原子做所有原子自然会做的事情：散射光。这是第一次明确观察到这种效应的存在，它显示了物理学中的一个新现象。”  30年前，当Ketterle作为博士后来到麻省理工学院时，他的导师David Pritchard，即Cecil和Ida Green物理学教授，做出了一个预测，即泡利不相容将抑制某些被称为费米子的原子散射光的方式。 从广义上讲，他的想法是，如果原子被冻结到接近静止，并被挤压到一个足够狭小的空间，那么原子的行为就会像电子在密集的能量壳中一样，没有空间来改变它们的速度或位置。如果光子流进来，它们就无法散射。 “一个原子只有在能够吸收其踢力的情况下才能散射光子，通过移动到另一把椅子上，”Ketterle解释说，他引用了竞技场座位的比喻。“如果所有其他的椅子都被占用了，它就不再有能力吸收踢力和散射光子了。所以，原子变得透明。” “这种现象以前从未被观察到，因为人们无法生成足够冷和密集的云，”Ketterle补充说。 近年来，包括Ketterle小组的物理学家们已经开发了基于磁和激光的技术，将原子降至超低温。他说，限制性因素是密度。 "如果密度不够高，一个原子仍然可以通过跳过几把椅子来散射光，直到它找到一些空间，"Ketterle说。"那是瓶颈。"  在他们的新研究中，他和他的同事使用了他们以前开发的技术，首先冻结了一团费米子--在这种情况下，是一种特殊的锂原子同位素，它有三个电子、三个质子和三个中子。他们将一团锂原子冻结到20microkelvin，这大约是星际空间温度的1/100,000。 研究人员解释说：“然后我们使用一个紧密聚焦的激光来挤压超冷原子以记录密度，密度达到了每立方厘米约四亿个原子。” 研究人员随后将另一束激光照射到云中，他们仔细地校准了这一束激光，使其光子不会加热超冷原子或在光线通过时改变其密度。最后，他们使用一个镜头和照相机来捕捉和计算设法散开的光子。 "我们实际上是在计算几百个光子，这真的很惊人，"Margalit说。"一个光子是如此小的光量，但是我们的设备非常敏感，我们可以在相机上看到它们是一个小的光球。" 在逐渐变冷的温度和更高的密度下，原子散射的光越来越少，就像 Pritchard的理论所预测的那样。在它们最冷的时候，即大约20microkelvin的时候，原子变暗了38%，这意味着它们散射的光比不太冷、密度较低的原子少38%。 Margalit说：“这种超冷和非常密集的云的制度有其他的影响，可能会欺骗我们。因此，我们花了好几个月的时间来筛选并抛开这些影响，以获得最清晰的测量结果。” 现在研究小组已经观察到保利阻断确实可以影响原子散射光的能力，Ketterle说，这一基本知识可能被用来开发具有抑制光散射的材料，例如用于保存量子计算机的数据。 “每当我们控制量子世界时，比如在量子计算机中，光散射是一个问题，意味着信息会从你的量子计算机中泄露出去，”他思考道。“这是抑制光散射的一种方法，我们正在为控制原子世界的总主题作出贡献。” 分享到：
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