極化原子間微弱引力首次測得

奧地利科學(xué)家首次借助激光，讓幾個(gè)原子同時(shí)極化，使原子兩側(cè)分別帶正電荷和負(fù)電荷，從而能相互吸引，形成一種非常特殊的鍵合態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行了測量。這一研究發(fā)表于《物理評(píng)論X》雜志，有望在量子和天體物理學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮作用。

在呈電中性的原子內(nèi)，帶正電的原子核被帶負(fù)電的電子包圍，這些電子就像云一樣圍繞在原子核周圍。如果施加外部電場，電荷分布會(huì)稍微變化：正電荷朝一個(gè)方向輕微移動(dòng)，負(fù)電荷朝另一方向輕微移動(dòng)，原子突然呈現(xiàn)出帶正電荷的一邊和帶負(fù)電荷的一邊——被極化。

研究人員解釋說，鑒于光是變化非常快的電磁場，激光也有可能產(chǎn)生這種極化效應(yīng)：當(dāng)幾個(gè)原子彼此相鄰時(shí)，激光以完全相同的方式使它們極化，左右兩側(cè)分別帶正負(fù)電荷，相鄰原子因此能相互吸引。

上述效應(yīng)已經(jīng)被理論預(yù)測很長一段時(shí)間，在最新研究中，維也納技術(shù)大學(xué)與因斯布魯克大學(xué)合作，首次成功測量了原子之間這種奇異的相互吸引力。原子首先被捕獲并在原子芯片上的磁阱中冷卻，然后關(guān)閉磁阱，原子被釋放且自由下落。盡管原子云是“超冷”的，但它的能量足夠其在下落過程中膨脹。如果在此階段原子被激光束極化，它們之間產(chǎn)生吸引力，則原子云的膨脹會(huì)減慢，可以借此測量原子間的吸引力。

研究論文第一作者、維也納技術(shù)大學(xué)的米拉·邁沃格指出，用激光束使單個(gè)原子極化并非新鮮事，但最新實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于，首次成功以可控方式讓幾個(gè)原子一起極化，并測量它們之間的吸引力。這種吸引力有助于操縱極冷原子，在量子力學(xué)以及在天體物理學(xué)領(lǐng)域都很重要。在浩瀚太空中，小力可以發(fā)揮大作用，有助于為某些天體物理場景提供新解釋。