【Millikelvin冷卻大分子沒有神話】

明道

【Millikelvin冷卻大分子沒有神話】

 

 

面向21世紀的西西弗斯

在希臘神話中西西弗斯是由神的譴責沉重的巨石重複推到一個小山頂上，只能眼看著它回滾下到谷底。

現在，在德國物理學家使用了類似的計劃，只是千分之幾開爾文的溫度冷卻氟甲烷分子的集合。

冷卻有兩個以上原子分子已被證明是非常困難的，這個最新的發展可能導致化學，粒子物理和甚至量子計算的突破。

在過去的幾十年來，物理學家已經開發了一系列工具，用於冷卻氣體原子以往任何時候都更接近絕對零度 - 溫度小於開爾文達百萬分之一。

這導致了各種突破，比如創造一個不尋常的物質狀態，被稱為玻色 - 愛因斯坦凝聚體中的所有成份顆粒存在於一個單一的量子態。

冷卻分子相同的溫度也可能導致重大突破。

潛在應用包括量子計算機，可以實現必要的強大和穩定的量子比特之間的互動非常低能量的極性分子之間通過遠射電氣勢力的發展。

超冷分子也可能被用來微妙的過程，是不可能開展回暖，更多的高能粒子，如使用電磁場控制化學反應，在分子水平上觀察微小的左手和右手的手之間的能量差分子預測，按照固有的不對稱電力。

不必要的旋轉或振動

這個更大的複雜性使得分子更難以使用既定的技術比原子冷卻。

一種這樣的技術，激光冷卻，涉及放緩 - 因此降低溫度，在一種氣體中，通過使激光束在相反方向指向它們吸收光子 - 原子。

約10,000個這樣的交互所需的冷卻氣體中的每一個粒子和任何一個相互作用的分子的旋轉或振動可能會導致不必要的。

儘管有這些困難，在2010年研究人員在美國管理的雙原子氣體分子（雙原子）使用激光冷卻下來。

今年另一位美國取得了類似的結果，使用蒸發冷卻，氣體的溫度降低，使最有活力的粒子逃脫。

但這個最新的作品以外慕尼黑的馬克斯普朗克量子光學研究所的格哈德Rempe和他的同事發表在 性質 延伸冷卻至5個原子組成的分子。

該團隊使用氟甲烷的氣體，其分子組成的3個氫原子，碳和氟。

而不是依賴於單個光子的弱小踢減緩氣體中的粒子，Rempe組，而不是使用更大的能量可在外部電場。

研究人員的“電動陷阱”由兩個平行的電容板，每4厘米×2厘米，並分離為3毫米的間隙。

板的內表面上被圖案化，以建立的電場是均勻的間隙的中心，但是，生長越靠近板。

攀登井

首先，預冷卻的分子的陷阱以及通過它們的相互作用與電場的電位保持在中心。

通過陷阱發射紅外激光激發振動狀態後，分子自發衰變選擇的狀態，因此它創建了一個更深的潛力比分子的初期，低能量狀態，中間能量的旋轉。

分子，然後象徵性地“爬起來”這口井的兩側，失去動能，因為他們這樣做，並隨後通過微波束擊中，迫使他們回落到較淺的井下方的邊緣。

背下來，因為他們屬於這口井的兩側，分子拿起動能減弱比他們放棄處於中間狀態。

這意味著，權衡利弊，他們失去能量。我們的想法是，通過重複此過程數次，分子可以被冷卻至極低的溫度下。

事實上，研究人員能夠減少約一萬氟甲烷分子的溫度超過了10倍，至約30 MK，只有約12個週期。

在一篇評論枚紙張附帶的，約翰·巴里和耶魯大學的David德米勒說，這個小的週期數是至關重要的，因為它使要被冷卻的分子，即使在每個週期中失去約10％的樣品，因為不必要的旋轉或振動激勵。

其他研究人員接觸 physicsworld.com 也呈陽性。在奧地利因斯布魯克大學的魯迪·格林說，物理學家是“拼命缺乏”有效的方式冷卻分子“的原則證明示範”，由德國組開展“看起來非常好”。

沃爾夫岡·凱特勒的麻省理工學院，同時，說他是“印象深刻”的最新作品，認為它和“其他最新進展”分子冷卻“打開大門，超冷化學”。

打破1 MK屏障

Zeppenfeld說，他的研究小組的下一步是嘗試，並獲得低於1 MK，在這一點上，他認為，這些分子可以用於量子計算等應用。

達到這個目的，他說，可能涉及更高效的冷卻分子或用人分子，在更短的時間內衰變比大約為0.1 s典型的氟甲烷檢測，以限制不必要的碰撞與背景氣體的陷阱。

冷卻方案中描述 性質。

作者簡介

埃德溫Cartlidge是一個總部設在羅馬的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/15/millikelvin-cooling-of-large-molecules-is-no-myth