弗赖堡大学阿尔伯特·路德维希著
单个离子与几个原子以波状特征相互作用的艺术印象
信用:埃拉·马鲁什琴科 由教授领导的团队
博士；医生
弗莱堡大学物理研究所原子和量子物理学教授托比亚斯·施茨博士
Pascal Weckesser、Fabian Thielemann和他的同事证明了在接近绝对零度的温度下，单个钡离子和锂原子之间的Feshbach磁共振
研究人员发现，根据外部磁场的强度，离子和原子的膨胀是可以控制的
“在这些超低温下，粒子之间的碰撞揭示了它们的量子力学性质，”舍茨解释道
“我们的研究表明，我们正在更多地了解控制波粒二象性量子力学特性的可能性
该小组在《自然》杂志上发表了他们的发现
量子效应在超低温下占主导地位 在经典物理中，原子和离子的分子形成通常会随着温度的降低而减慢，直到最后变得非常冷，以至于单个粒子静止不动，不会发生碰撞或反应
然而，量子物理定律预测，在超低温下，量子效应占主导地位，而不是经典定律，原子和离子的碰撞突然遵循不同的规则
在量子领域，也就是所谓的波粒二象性盛行的地方，有一个超冷的温度——刚好高于-273的绝对零度
15摄氏度——导致碰撞率增加
原因是这些粒子不再被描述为碰撞的球体，而是像水波一样相互叠加、放大或抵消的波包
尽管有更强的相互作用，Feshbach共振 波的叠加产生共振，弗莱堡的研究人员对此进行了研究
“除其他外，我们通过在磁场的帮助下控制钡离子和锂原子的相互作用过程，发现了它们之间的Feshbach共振，”schtz说
Feshbach共振先前已经在慢原子的碰撞中被证明
然而，由于离子的电荷，研究小组现在能够在一个明显不同的强相互作用状态下做到这一点
除了磁场，科学家们还在实验室中使用超高真空和光制成的笼子来隔离激光冷却的原子和离子
“量子力学的基础研究现在越来越多地离开实验室，进入现实世界
通过在实验室中研究理想化条件下的效应，我们可以更好地理解它们，并以一种可控的、广泛的方式使用它们——好奇心驱动，从控制和提高化学反应效率的角度出发，直到找到固体中电荷流动的新方法，”schtz说
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