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激光下的舞蹈:利用分子和原子进行双缝实验

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江苏激光联盟导读:

《Science》发布了一项利用分子和原子进行双缝实验的新研究,研究者来自斯坦福大学。关键词:双缝实验偏振激光脉冲

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 D2的同核性质表明了+和−排列的散射轨迹的对称性。注意顶部的面板是如何反射到底部的。结果表明,+ at (θ, φ)的散射等效于−at (θ, -φ)的散射。来源:DOI: 10.1126/science.abl4143

 

斯坦福大学的一组研究人员开发了一种方法,可以在分子水平上进行著名的双缝实验。在他们发表在《科学》杂志上的论文中,该小组描述了他们的技术,并建议它可以用于其他分子实验。

 

1801年,Thomas Young进行了后来被称为双缝实验的实验。当时,他把它作为一种证明光像波一样运动的方法。从那时起,人们发现光当然也具有粒子的性质,双缝实验在不同条件下以不同的方式进行。其他研究表明,电子、原子和分子也表现出同样的行为。在这项新的研究中,研究人员仅使用分子、单个原子和激光就将实验提升到了一个新的水平。在最初的双缝实验中,光以轨迹叠加的方式通过两个缝。在这种新方法中,只有一个狭缝,但它是在一个位置的叠加。

 

图源:网络

 

该团队的实验包括在一个冷却到-272°C的室内制造一束氘和氦分子。然后,他们使用一对偏振激光脉冲将氘分子以不同的方向(彼此成直角)推入特定的振动和旋转状态。这些作为实验的狭缝。该团队还强迫其他氘分子进入一种状态,在这种状态下,它们是假设裂缝的两个方向。当氦原子从重叠的分子中散射出去时(沿着相互干扰的不同路径),氘可以在某种意义上同时感受到它们。当氦原子与分子碰撞时,氘原子被释放回原来的状态,然后被电离,由研究小组进行研究。

 

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原子芯片,精确控制原子。

 

研究人员认为,除了以一种新的方式进行双缝实验外,他们的工作还为以一种新的方式研究量子行为——制备新类型的物质——奠定了基础。他们的结论是,他们的技术也可以用于研究消相干。


图片实验中使用的大质量分子的非定域性的艺术插图。

 

来源:Quantum mechanical double slit for molecularscattering, Science (2021). DOI:10.1126/science.abl4143



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