显微镜视频美国物理学家用特殊显微镜拍摄超冷

大家好，这里是老上光显微镜知识课堂，在这里你可以学到所有关于显微镜知识，好的，请看下面文章： {摘要}最近，麻省理工学院的一组物理学家成功地用激光束捕获了钾原子，并拍摄了超冷钾-40原子。
    
     它设想了一个围棋盘，我们在垂直线和水平线的361个交点处挖坑，然后把同样的绿豆撒在棋盘上。要记录哪些坑被占据，哪些坑没有被占据，更好的方法是拍照。本文报道的玻色子涉及1000个超冷费米原子。在多光束激光配对中，光学晶格是由干涉形成的，每个晶格相当于一个原子势阱，类似于电路板上交点处的凹坑。最近，一种用于拍照的微成像装置。马萨诸塞理工学院的一组物理学家开发了超冷钾-40原子。该小组使用激光束捕获光学晶格中的钾原子云，然后在成像它们的位置时冷却这些原子。弓箭手可以清楚地区分单个的费米原子，直接观察它们的磁相互作用，甚至探测系综中的纠缠。
    
     费米子指的是一类具有半整数自旋的粒子。此外，受泡利不相容原理的限制，没有两个完全相同的费米子可以同时占据单个量子态。费米子包含许多基本粒子，如夸克、电子、质子和中子。离子，也可以是费米原子，即电子、质子和中子的总数是奇数个原子。因此，费米子的集体行为负责元素周期表中的结构，也负责高温超导体巨磁体的结构。电阻材料、核材料特性等等。尽管它们很重要，我们仍然没有完整地描述强相互作用的费米粒子系统，因为它们很难被成像和研究。
    
     研究人员研究了偶数电子、质子和中子的超冷玻色原子。玻色原子具有整数全自旋，可以同时占据单个量子态。具体地说，玻色原子间的相互作用可以通过冷却玻色原子云来研究。到接近零度的超低温，形成所谓的玻色-爱因斯坦凝聚。然而，对费米原子做同样的事情并不容易。不相容性原理不允许两个费米原子处于相同的量子态。因此，随着越来越多的费米子加入到系统中，每个费米子被迫攀升到越来越高的能级，这使得冷却变得困难。此外，超冷原子容易受到干扰。对于单光子，很难在很长时间内限制费米原子的位置并获得清晰的图像。
    
     为了解决这个问题，劳伦斯·丘克、马丁·兹维尔莱恩和麻省理工学院的同事们开发了一种显微技术用于成像超冷费米原子。他们使用一组激光器来完成冷却原子和原子成像两个任务。所有费米原子都被冷却到接近零度。此时，原子被捕获在光学晶格势阱中，从而防止相邻费米原子之间的任何接触和相互作用。激光束，而显微镜的成像透镜只有7米。费米原子被困在光学晶格的陷阱中，就像绿豆被撒在棋盘上的坑一样。
    
     接下来，使用两个具有不同波长的激光束进一步冷却原子。这种方法利用拉曼跃迁：一个特定的原子吸收一个光子，然后立即被激发以稍高的频率发射另一个光子。在这个过程中，原子的能量状态。由于吸收光子和发射光子的频率不同，每个原子下降一个振动能级。在显微成像过程中，每个原子的位置取决于对应的激发光子来自哪个晶格。晶格具有受激发射，这意味着冷却。这些被激发的光子被显微镜透镜接收，研究小组能够以比光波长更好的精度检测费米原子在光学晶格中的位置。
    
     使用这种方法，Zwierlein和他的同事能够冷却超过95%的加载的钾-40气体云原子，然后想象它们。研究小组惊讶地发现，即使在成像完成之后，费米原子仍然非常冷。Zwierlein说，钾-40原子是，也许我可以用Chu的光镊子把它们移动到任何地方，并把它们排列成任何我喜欢的图案。为了确保他们的实验不会受到任何光辅助的损失，研究人员观察了原子的位置是如何变化的。连续拍摄图像，观察晶格中原子分布的统计数字。研究小组发现成像过程没有损失大量原子。
    
     美国大学联盟的物理学家查德·奥尔泽尔没有参与这项工作。他说，研究结果令人印象深刻，因为它们开辟了从费米原子构建一系列凝聚态物质模拟物的可能性。超导体模拟；在超导体中电子配对之后，它的行为像玻色子；但是晶格中的费米系统更像普通导体，其中电子受到泡利不相容性原理的限制，你可以看到其他有趣的行为；你也可以合作查德·奥泽尔告诉.sworld.com：Zwierlein的工作是对冷原子实验室工具包的一个很好的补充；因为原子暴露在透镜中用于直接成像，所以你有改变参数的自由，而不必做一个全新的样本。（Dai Wen /编译）
    
     网站网友点击量更高的文献目录排行榜： 点此链接 关注页面底部公众号，开通以下权限： 一、获得问题咨询权限。 二、获得工程师维修技术指导。 三、获得软件工程师在线指导 toupview,imageview,OLD-SG等软件技术支持。 四、请使用微信扫描首页底部官主账号！