麻省理工学院朱棣文教授 信用:CC0公共领域 多年来，科学家们一直在寻找将分子冷却到超低温的方法，此时分子应该缓慢爬行，从而让科学家能够精确控制它们的量子行为
这可以使研究人员将分子用作量子计算的复杂比特，像微小的旋钮一样调整单个分子，一次进行多种计算
虽然科学家们拥有过冷的原子，但对行为和结构更复杂的分子进行同样的处理，已被证明是一个更大的挑战
现在，麻省理工学院的物理学家已经找到了一种方法，可以将钠锂分子冷却到开尔文的2000亿分之一，只比绝对零度高一点点
他们采用了一种叫做碰撞冷却的技术，将冷钠锂分子浸入更冷的钠原子云中
超冷原子充当制冷剂，进一步冷却分子
碰撞冷却是一种标准技术，用于使用其他更冷的原子来冷却原子
十多年来，研究人员试图利用碰撞冷却来过冷许多不同的分子，却发现当分子与原子碰撞时，它们以这样一种方式交换能量，即分子在这个过程中被加热或破坏，称为“坏”碰撞
在他们自己的实验中，麻省理工学院的研究人员发现，如果钠锂分子和钠原子以同样的方式旋转，他们可以避免自毁，而是进行“良好”的碰撞，原子以热量的形式带走分子的能量
该团队使用磁场的精确控制和复杂的激光系统来设计分子的旋转运动
结果，原子-分子混合物具有高的好与坏碰撞比率，并从2微克尔温冷却到220纳克尔温
“碰撞冷却是冷却原子的主要手段，”诺贝尔奖获得者沃夫冈·克特勒补充道
麻省理工学院物理学教授亚瑟
“我不相信我们的计划会奏效，但由于我们不能确定，我们不得不尝试一下
我们现在知道它可以冷却钠锂分子
它是否适用于其他种类的分子还有待观察
" 他们的发现发表在《自然》杂志上，标志着研究人员第一次成功地利用碰撞冷却将分子冷却到纳米开尔文温度
凯特勒的论文合著者包括哈佛大学物理系研究生亨格莫森、麻省理工学院物理系研究生朱莉安娜·帕克和滑铁卢大学物理学教授兼麻省理工学院电子研究实验室客座科学家艾伦·贾米森
达到超低温 过去，科学家们发现，当他们试图通过用更冷的原子包围分子来将分子冷却到超低温时，粒子发生碰撞，使得原子向分子传递额外的能量或旋转，使它们飞出陷阱，或者通过化学反应一起自毁
麻省理工学院的研究人员想知道具有相同自旋的分子和原子是否能避免这种效应，并因此保持超冷和稳定
他们希望用钠锂来验证他们的想法，钠锂是一种“双原子”分子，凯特勒的小组定期用它进行实验，由一个锂原子和一个钠原子组成
贾米森说:“钠锂分子与人们尝试过的其他分子大不相同。”
“许多人预计，这些差异将使冷却变得更加不可行
然而，我们有一种感觉，这些差异可能是优势，而不是劣势
" 研究人员微调了一个由20多束激光束和各种磁场组成的系统，将真空琥珀中的钠和锂原子捕获并冷却到大约2微克尔——孙正义说，这个温度最适合这些原子作为钠锂分子结合在一起
一旦研究人员能够产生足够多的分子，他们就发射特定频率和偏振的激光束来控制分子的量子状态，并仔细调整微波场，使原子以与分子相同的方式旋转
“然后我们让冰箱越来越冷，”森说，他指的是新形成的分子云周围的钠原子
“我们降低了俘获激光的功率，使光阱越来越松，这使得钠原子的温度降低，并进一步冷却分子，达到2000亿分之一开尔文
" 该小组观察到，这些分子能够在这些超低温下保持长达一秒钟
“在我们的世界里，一秒钟是很长的，”凯特尔说
“你想对这些分子做的是量子计算和探索新材料，这些都可以在一秒钟内完成
" 如果研究小组能够让钠锂分子比他们目前达到的温度低五倍，他们将达到一种所谓的量子退化状态，在这种状态下，单个分子变得无法区分，它们的集体行为由量子力学控制
Son和他的同事们对如何实现这一点有一些想法，这将需要几个月的工作来优化他们的设置，以及获得一个新的激光器来集成到他们的设置中
“我们的工作将在我们的社区中引发讨论，为什么碰撞冷却对我们有效而对其他人无效，”森说，“也许我们很快就能预测其他分子如何以这种方式冷却。”
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
