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幾十年來，研究人員一直在對原子和離子進行激光冷卻實驗，但迄今無人觀察到兩者在極低溫度下的混合物。據(jù)物理學家組織網(wǎng)25日報道，荷蘭科學家將鐿離子置于預先冷卻至絕對零度附近的鋰原子云中，首次觀察到了原子、離子在極低溫度下的混合物，有望促進量子技術的發(fā)展。

在最新研究中，阿姆斯特丹大學的雷內·格里特斯瑪博士及其同事首先使用激光冷卻技術冷卻單個鐿離子，此外，他們還單獨制備出由約10000個鋰原子組成的原子氣團，并將其冷卻至接近絕對零度。隨后，他們借助一組工具，讓離子與原子云重疊，并監(jiān)視離子能級，最終確定了離子與原子云間碰撞產(chǎn)生的能量。

格里特斯瑪表示：“冷原子和離子有望幫助我們進一步理解量子多體現(xiàn)象，也可用于原子鐘乃至量子計算機中，但迄今還沒有人在如此超冷的溫度下制造出原子和離子的混合物，我們最先實現(xiàn)了這一目標。”

她解釋說：“我們的實驗面臨的主要挑戰(zhàn)是讓離子一直被限制在氣體內，為此，我們施加了電場。但此前的研究表明，電場會對原子—離子碰撞產(chǎn)生負面影響，使其發(fā)熱，我們通過使用重離子鐿和輕原子鋰減輕了熱效應。”

觀測結果發(fā)表于最新一期《自然·物理學》雜志，揭示出一些可能對新量子技術研發(fā)產(chǎn)生影響的效應。

格里特斯瑪說：“我們首次觀察到，在中性原子氣體內的離子被冷卻到量子效應變得重要的狀態(tài)，該系統(tǒng)可用于在單粒子尺度研究量子化學，或在相互作用的原子和離子的量子多體物理學領域找到用武之地，甚至可用于量子計算機領域的研究。”

該研究小組還發(fā)現(xiàn)了一些指向離子與原子間碰撞內發(fā)生的量子現(xiàn)象的證據(jù)，這些新發(fā)現(xiàn)可能會對未來的研究產(chǎn)生影響。(記者 劉霞)