然而，在地面上，重力常常会成为科学家们实现超冷原子的障碍。重力会破坏原子势阱，限制原子温度的继续降低。为了突破这一限制，科学家们决定将实验搬到太空去。在太空微重力环境下，重力的影响降低了约5个量级，这使得科学家们无需再补偿重力势，可以更容易地实现极低的原子温度。于是，一台专门用于空间超冷原子物理实验的装置——
这是我在听翟荟老师《超冷原子物理》网课时写的笔记,翟老师的课让我获益匪浅,有兴趣的同学可以去蔻享学术或者b站看网课,使用的教材为:Ultracold atom physics by Hui Zhai. 本文的内容均来自《冷原子物理》网课。图片基本上是我用PPT画的。 本文为第一部分《原子与少体物理》第一章《单原子》内容的笔记。
首先,超冷原子的一大特性是玻色-爱因斯坦凝聚。根据统计力学的原理,玻色子在低温下会聚集在量子态,形成所谓的玻色-爱因斯坦凝聚态。这种凝聚态是一种量子态,其物理性质与传统物质截然不同。玻色-爱因斯坦凝聚态表现出量子干涉和超流等现象。这些现象的发现不仅丰富了我们对物质的认识,也为未来的量子技术提供了潜在的应...
因为知乎没法很好的识别typora的markdown文件,所以知乎文章里的也就图一乐,笔记的源文件挂在末尾的GitHub链接了。作者本人也是刚开始学冷原子理论的初学者,所以文章的理解错误或者数学错误也麻烦大佬们斧正 补…
本文将介绍超冷原子物理学的基本概念和原理,并探讨其在量子计算、量子模拟和精密测量等领域的应用前景。 超冷原子物理学是通过降低原子系统的温度到几十纳开尔文及以下,使原子进入玻色-爱因斯坦凝聚或费米子凝聚态的一种技术手段。其中,玻色-爱因斯坦凝聚是一种基于玻色子统计的量子现象,在几乎为零的温度下,大量玻...
超冷原子物理实验柜的主要功能是在极低温、低密度条件下,控制并观测原子的自然行为。通过降低温度,使原子保持其量子特性,从而深入研究物质微观尺度的行为。设备具备调节温度、压强和磁场等实验参数的能力,为探索物质微观结构和基本性质提供了有力工具。 二、物理...
最近，科学家们观察到了一个经典物理学让位于量子行为的令人惊叹的演示。它将一种由超低温钠原子组成的流体，操纵形成一种独特的龙卷风状结构。上图：形成旋涡状、龙卷风状结构的粒子。实际上，粒子在量子层面上的行为是有所不同的，部分原因就是在这一点上，它们之间的相互作用比它们运动产生的能量对它们的影响更...
1.超冷原子物理学基本原理 超冷原子物理学中的“超冷”指的是将粒子冷却到接近绝对零度的温度(约-273.15℃)以下。将粒子冷却到极低的温度后，它们的动能将变得非常小，这时它们的量子特性变得明显，如波粒二象性、干涉和相干等。冷却技术主要有四种，包括光致冷却、电致冷却、蒸发冷却和磁致冷却。光致冷却是一...
超冷原子物理学家可以通过调节实验条件来研究这些现象,从而深入理解基本粒子的行为。 超冷原子物理还研究了基态现象,即原子在能量最低状态下的行为。这些基态通常在超冷原子云中观察到,在这种状态下,原子的动能非常低,几乎处于静止状态。这种超低温下的基态模拟了宇宙初期的条件,并且可以用于研究和模拟引力、量子湍流和...
大家可能听说过,梦天实验舱里面搭载了很多实验设备,其中最酷炫的设备要算超冷原子物理实验柜,一个目标要实现100 pK(1pK =10-12 K,1 K=1℃)低温的“超级冰柜”。我们知道绝对零度是-273.15℃,热力学第三定律告诉我们,绝对零度不可能达到。空间站“超级冰柜”降温到100pK是什么概念呢?就是-273.1499999999℃。科学...