第646节
恰好是玻色爱因斯坦凝聚态的范畴。 啥叫玻色爱因斯坦凝聚态咧？ 它的缩写为bec，是量子物理中最经典的模型之一。 1924－1925年左右。 老爱同学根据量子力学和统计力学的原理，推断出当温度低于一个临界温度tc时，一堆没有相互作用的玻色子就会慢慢地占据相同的“轨道”，形成一种“凝聚”。 用人话来翻译一下： 天气冷的时候，动物们都知道要抱团取暖。 毕竟冷嘛，挤在一起就舒服点。 而基本粒子之一的玻色子也一样。 温度高的时候也可以到处跑，但是温度低了，自己的能量也低了，跑不动了，就都在能量低的地方抱团取暖。 等到温度低得不能再低了，不管老实的还是浪荡的玻色子，无论你原来是什么成分，大家谁都不嫌弃谁，都聚在一起，不排斥彼此，相亲相爱的共同面对极度的寒冷。 这就是玻色爱因斯坦凝聚态。 这个模型在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域都有美好的应用前景，上世纪90年代后有关bec的研究迅速发展，观察到了一系列新的现象。 如bec中的相干性、约瑟夫森效应、蜗旋、超冷费米原子气体等等…… 截止到2022年。 全世界已经有数十个实验室实现了8种元素的bec，相关工作已有6人次获得诺贝尔物理学奖。 没错！ 看到这里，聪明的同学想必已经记起来了： bec的数学模型，正是徐云在物理的研究方向！ 这个方向甚至不是选修课题，而是他的主阵地。 而历史上第一个玻色爱因斯坦凝聚态的物质…… 就是通过铷原子完成的。 从这个角度切入，徐云可以非常完美的链接到重力梯度仪设计。 也就是【大佬，我发现了xx原子/粒子，在玻色爱因斯坦凝聚态下的测量量级比铷原子高，目前铷原子在实验室外唯一的用途就是重力梯度仪，所以咱们是不是能试试运用在重力梯度仪】云云…… 完美.jpg。 只是…… 思路虽然顺滑，但实cao起来却难度很大。 因为…… 徐云tmd找不到对应的微粒啊…… 铷原子之所以能被作为重力梯度仪的测量材料，主要是因为它属于一种原子频标： 这玩意儿和铯都可以看做是类氢原子，即一个电子加一个原子实的结构，能级结构比较简单。 同时，它们量子态的选择和制备以目前的技术来说也比较容易实现。 否则的话，欧洲那边也不会选用铷来做测量粒子。 换而言之…… 想要找到和铷相同量级的粒子都很困难，遑论比铷原子精度还高四个量级的微粒了。 因为除了光子之外的微粒都有静质量，这个静质量就限制了它们自身会对效果产生影响。 按照徐云的设想。 目前最合适的微粒应该是中微子，但如果能稳定捕捉这玩意儿，科学技术早就领先奖励的那款重力梯度仪不知道多少代了。 所以在想出了这个思路后，实cao环节便陷入了一个闭环。 结果没想到…… 自己苦寻无果的小黑子，居然在孤点粒子这边露出了小鸡脚？ 第356章 意外的走向 双缝干涉次日上午。 “什么？” 科大同步辐射办公室内。 正在呼噜着一碗太和板面的潘院士呲溜一口，将半截面条飞速吞下，鼓着腮帮子一边咀嚼一边对面前的徐云问道： “小徐，你说你想分包一部分孤点粒子的研究课题？” 徐云点点头，将自己原先准备的那份草图递了过去： “嗯，您看看这个。” 早先提及过。 徐云的想法说白了其实很简单： 靠着孤点粒子无静质量的特性取代超冷链的铷原子，从而达到更高精度的测量反馈效果。 因此潘院士只是匆匆扫了几眼，便明白了徐云的全部想法，将它放到了一旁。 笃笃笃—— 只见潘院士的食指在桌面上有节奏的敲击着，整个人面露思色。 几秒钟后。 他抬头看向了徐云，斟酌着道： “小徐，从图纸上来看，你的思路确实没什么大问题。” “不过你应该知道，一个项目是否立项，不是‘思路’这两个字就能确定的，需要定制出更全面、更有可行性的步骤才行。” “比如我问你，你准备怎么让孤点粒子形成量子态？” 潘院士的表情很凝重，丝毫没有放徐云一马、照顾自己弟子的意思。 依旧是以铷原子为例。 铷原子首次获得玻色－爱因斯坦凝聚态的时间可以追溯到1995年，当时麻省理工学院的沃夫冈·凯特利与科罗拉多大学鲍尔德分校的埃里克·康奈尔在170 nk的低温下达成了这个成就。 自那以后。 铷原子方才被大范围的在实验室内开始广泛运用，并在15年后成功脱离实验室，出现在了重力梯度仪上。 但是…… 这么一句简单的描述背后，蕴藏着的是无数前人的汗水，以及超高的制备难度。 铷原子如此，孤点粒子同样如此。 孤点粒子想要取代铷原子在重力梯度仪的位置……或者直白点说，要让孤点粒子具备适配重力梯度仪的可能性，徐云就必须要解决一个最最最基础的问题： 怎么搞出像铷原子一样的量子态？ 做不到这一步，那么一切都是空谈。 潘院士也绝不可能同意徐云的立项。 换而言之…… 潘院士提出的这个问题，也算是某种程度上的‘面试’。 “形成量子态？” 徐云昨天和赵政国聊完立项的想法后，在夜里便对实cao环节进行了思考。 虽然依旧有很多问题没有结果，但对于量子态这种必须跨越的门槛多少还是有了些解决方案： “老师，我的想法是这样的。” “我们可以在设备上放置一个塞曼减速器，通过一个反向传播的激光束与微粒进行共振跃迁。” “如此便能初步筛选出合适的孤点粒子，并且确定它在每个能级的粒子数分布。” “接着按照玻色统计理论，我们知道每个能级的粒子数分布之后，可以利用态密度把求和转化为积分来计算总的粒子数。” “接着便是……轨道耦合。” “目前咱们国内在一维人工自旋轨道耦合已经有了一定成果，所以如果能完成孤点离子在二维以上的自旋轨道耦合，我认为完成量子态应该不成问题。” 潘院士手指敲击桌子的频率逐渐放慢，最后陷入了沉思。 早先提及过。 所谓波色－爱因斯坦凝聚，便是将原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一基态。 而这种基态，实际上就是量子态。 因此超冷原子的物理研究，有相当多属于量子……或者说潘院士的研究领域。 例如徐云提到的自旋轨道耦合。 在超冷原子中实现人工自旋轨道耦合并研究新奇量子物态，这是目前超冷原子物理最重大的前沿课题之一。 在2016年的时候。 科大就曾经和北大理论组合作，提出并构建了二维拉曼耦合光晶格，实现了二维自旋轨道耦合拓扑量子气。 不久前。 北大物理量材中心的刘雄军教授，还在原二维系统的基础上，提出了三维自旋轨道耦合和理想外尔半金属的新型拉曼光晶格方案，并且发表在了《科学》上（doi：10.1126/sce.abc0105） 话说回来。 潘院士还是那篇论文的通讯作者呢。 因此他很清楚……