大家好，這里是老上光顯微鏡知識課堂，在這里你可以學到所有關(guān)于顯微鏡知識，好的，請看下面文章： 想象一個棋盤，我們在它的垂直和水平線的361個交點上做一個凹痕，然后把同樣的綠豆撒在棋盤上。為了記錄哪些坑被占據(jù)，哪些沒有被占，更好的方法是拍照。新的顯微鏡觀察報告。這里涉及到約1000個超冷費米原子。在多光束激光配對中，光學晶格由干涉形成，每個晶格相當于原子勢阱，類似于板上交叉點的凹坑。
    
     最近，馬薩諸塞理工學院的一組物理學家研制出一種用于拍攝超冷鉀-40原子的顯微成像裝置。該小組使用激光束捕獲光學晶格中的鉀原子云，然后在成像時冷卻這些原子。這項新技術(shù)使得研究人員能夠清楚地區(qū)分單個的費米原子，直接觀察它們的磁相互作用，甚至探測到系綜中的糾纏。
    
     費米子指的是一類具有半整數(shù)自旋的粒子。此外，受泡利不相容原理的限制，沒有兩個完全相同的費米子可以同時占據(jù)單個量子態(tài)。費米子包含許多基本粒子，如夸克、電子、質(zhì)子和中子。離子，也可以是費米原子，即電子、質(zhì)子和中子的總數(shù)是奇數(shù)個原子。因此，費米子的集體行為負責元素周期表中的結(jié)構(gòu)，也負責高溫超導體巨磁體的結(jié)構(gòu)。電阻材料、核材料特性等等。盡管它們很重要，我們?nèi)匀粵]有完整地描述強相互作用的費米粒子系統(tǒng)，因為它們很難被成像和研究。
    
     研究人員研究了偶數(shù)電子、質(zhì)子和中子的超冷玻色原子。玻色原子具有整數(shù)全自旋，可以同時占據(jù)單個量子態(tài)。具體地說，玻色原子間的相互作用可以通過冷卻玻色原子云來研究。到接近零度的超低溫，形成所謂的玻色-愛因斯坦凝聚。
    
     然而，費米原子做同樣的事情并不容易。不相容性原理不允許兩個費米原子處于相同的量子態(tài)。因此，隨著越來越多的費米子加入到系統(tǒng)中，每個費米子被迫攀升到越來越高的能級，這使得冷卻變得困難。此外，超冷原子容易受到干擾。對于單光子，很難在很長時間內(nèi)限制費米原子的位置并獲得清晰的圖像。
    
     為了解決這個問題，勞倫斯·丘克、馬丁·茲維爾萊恩和麻省理工學院的同事們開發(fā)了一種顯微技術(shù)用于成像超冷費米原子。他們使用一組激光器來完成冷卻原子和原子成像兩個任務(wù)。所有費米原子都冷卻到非常接近零。此時，原子被捕獲在光學晶格勢阱中，從而防止相鄰費米原子之間的任何接觸和相互作用。
    
     光學晶格由交錯的激光束組成，顯微鏡成像的透鏡只有7米，費米原子被捕獲在光學晶格的陷阱中，就像綠豆被撒在棋盤上那樣，上面有洞。
    
     接下來，使用兩個具有不同波長的激光束進一步冷卻原子。這種方法利用拉曼躍遷：一個特定的原子吸收一個光子，然后立即被激發(fā)以稍高的頻率發(fā)射另一個光子。在這個過程中，原子的能量狀態(tài)。由于吸收光子和發(fā)射光子的頻率不同，每個原子下降一個振動能級。在顯微成像過程中，每個原子的位置取決于對應(yīng)的激發(fā)光子來自哪個晶格。晶格具有受激發(fā)射，這意味著冷卻。這些被激發(fā)的光子被顯微鏡透鏡接收，研究小組能夠以比光波長更好的精度檢測費米原子在光學晶格中的位置。
    
     使用這種方法，Zwierlein和他的同事能夠冷卻超過95%的加載的鉀-40氣體云原子，然后想象它們。研究小組驚訝地發(fā)現(xiàn)，即使在成像完成之后，費米原子仍然非常冷。Zwierlein說，鉀原子是40個原子，也許我可以用Chu的光鑷子把它們移動到任何地方，然后把它們排列成任何我喜歡的圖案。
    
     為了確保他們的實驗不會受到任何光輔助的損失，研究人員觀察了原子在連續(xù)圖像之間的位置變化，并觀察了晶格中原子分布的統(tǒng)計數(shù)字。原子數(shù)的顯著性。
    
     美國大學聯(lián)盟的物理學家查德·奧爾澤爾沒有參與這項工作。他說，研究結(jié)果令人印象深刻，因為它們開辟了從費米原子構(gòu)建一系列凝聚態(tài)物質(zhì)模擬物的可能性。超導體模擬；在超導體中電子配對之后，它的行為像玻色子；但是晶格中的費米系統(tǒng)更像普通導體，其中電子受到泡利不相容性原理的限制，你可以看到其他有趣的行為；你也可以合作使用光場來處理原子之間的相互作用，并以一種有趣的方式監(jiān)視粒子如何移動。
    
     Chad Orzel告訴.sworld.com：Zwierlein的工作是對冷原子實驗室工具包的一個很好的補充；因為原子暴露在透鏡中用于直接成像，所以您可以自由地改變參數(shù)，而不必制作整個新樣品。
    
    
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