這是一個實驗室的理想成真，也是超冷研究界數十年來的理想成真。
美國哥倫比亞大學物理學家塞巴斯蒂安威爾的實驗室6月公佈，他們在荷蘭拉德堡德大學理論學家蒂斯卡曼的支援下，勝利地由分子創新出一種獨特的物質量子態，即玻色-愛因斯坦凝結態（BEC）。
此前，BEC已經是公認的物質第五態。但這個BEC格外讓物理學界震撼，由於它不再是原子的，而是由分子制成，冷卻至僅5納開爾文，不亂時間長達兩秒。《天然》雜志在最新一篇報道中稱，與水分子一樣，這些分子也是極性的，這意味著它們既帶正電荷，又帶負電荷。這種電荷的不均衡分布促進了長間隔相互作用，能產生不可思議的物理現象。
從懂得真正的運彩棒球分析根基物理學，到推進強盛的量子模擬，分子BEC開辟了全新的研究領域。威爾說，這是一項令人激動的功績，但它只是一個開始。
超冷分子，百年之計
對BEC的科學研究可追溯到一個世紀前，那時物理學家薩蒂延德拉納特玻色和阿爾伯特愛因斯坦提出了這一理論。在1924年和1925年發布的一系列論文中，他們預計，一組冷卻到相近靜止狀態的粒子，集中并成一個更大的超實體，具有由量子力學定律決意的共同屬性和行為，這會是試探量子力學的絕佳平臺。
第一個原子BEC是在1995年建立的。這一功績于2024年獲得了諾貝爾物理學獎，那時威爾剛剛開始在德國美因茨大學吸取物理學。這些原子BEC擴展了人們對物質波動性和超流體等概念的懂得，并推動了量子氣體顯微鏡和量子模擬器等專業的發展。
但從宏觀上看，原子相對簡樸。它們是圓形物體，通常不具有極性可能產生的相互作用。自從第一個原子BEC被實現以來，科學家一直想用分子制造更復雜的版本。但縱然是由兩個差異元素的原子結合在一起制成的簡樸雙原子分子，也很難冷卻到形成BEC所需的溫度。
突破發作在2024年，那時物理學家勝利地將鉀銣分子氣體冷卻至約350納開爾文。但要跨越BEC門檻，需要更低的溫度。
直到2024年，威爾實驗室利用激光冷卻和磁操作相結合的想法，制造出分子鈉銫的第一種超寒氣體，而為了進一步減低溫度，他們引入了微波。
想要更冷，就用微波
微波是一種電磁輻射。20世紀30年月，物理學家伊西多艾薩克拉比在微波研究方面作出了首創性工作，他在1944年獲得了諾貝爾物理學獎。但拉比不僅是微波研究的先驅，也是最早管理分子量子態的人之一。
對于大多數人來說，只認識微波在加熱食品中所起的作用。事實上，微波還能促進冷卻：單個分子傾向于相互碰撞，從而形成更大的復合物，然后從樣品中消逝。而微波可在每個分子周邊形成小屏障，防範它們發作碰撞。
這正是威爾團隊的荷蘭合作者卡曼提出的方法。在分子免受有損碰撞陰礙的場合下，只有最熱的分子會優先從樣品中排除，留下來的分子會更冷，樣品的整體溫度會下降。
2024年秋，威爾團隊在《天然物理學》上發布研究引入了微波屏蔽想法，幾乎創新了分子BEC。但還需要進行另一個實驗，也便是添加第二個微波場，讓冷卻變得加倍高效。終極，鈉銫分子跨越了BEC門檻。
量子物理，前景可期
超冷科學的先驅者之一、美國科羅拉多大學教授葉軍以為，這一成績極度出色，也將對很多科學領域產生主要陰礙，包含有量子化學研究和強關聯量子材料的試探。他評論稱，威爾的實驗以準確管理分子相互作用為特色，率領系統朝著預期結局發展，這是量子管理專業的一項了不得的功績。
現在，有幾十種理論預計可用分子BEC進行實驗測試。此前大多數超冷實驗在一秒鐘內就能完工，有些短至幾毫秒，但威爾實驗室的分子BEC連續時間長達兩秒。這種不亂性將真正促進研究量子物理學中的未解疑問。
好比，制造人造晶體，即將BEC困在激光制成的光學晶格中。這將使科學家實現強盛的量子模擬，這也是凝結態物理學的一個重點領域。量子模擬器通常由原子制成，但原子只有短程相互作用，這限制了它們模擬更復雜材料的才幹，分子BEC將改寫這一切。
又好比，在二維系統中採用BEC。當從三維變成二維時，新物理學就會出現，二維材料已是當今一個重要研究領域，擁有由分子BEC組成的相關模子系統，可協助科學家在實驗室試探超導性、超流體性等量子現象。
威爾和他的團隊相信，一個充實可能性的物理全新世界正在顯現。
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美國哥倫比亞大學物理學家塞巴斯蒂安威爾的實驗室6月公佈，他們在荷蘭拉德堡德大學理論學家蒂斯卡曼的支援下，勝利地由分子創新出一種獨特的物質量子態，即玻色-愛因斯坦凝結態（BEC）。
此前，BEC已經是公認的物質第五態。但這個BEC格外讓物理學界震撼，由於它不再是原子的，而是由分子制成，冷卻至僅5納開爾文，不亂時間長達兩秒。《天然》雜志在最新一篇報道中稱，與水分子一樣，這些分子也是運彩 國際盤 ptt極性的，這意味著它們既帶正電荷，又帶負電荷。這種電荷的不均衡分布促進了長間隔相互作用，能產生不可思議的物理現象。
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超冷分子，百年之計
對BEC的科學研究可追溯到一個世紀前，那時物理學家薩蒂延德拉納特玻色和阿爾伯特愛因斯坦提出了這一理論。在1924年和1925年發布的一系列論文中，他們預計，一組冷卻到相近靜止狀態的粒子，集中并成一個更大的超實體，具有由量子力學定律決意的共同屬性和行為，這會是試探量子力學的絕佳平臺。
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對于大多數人來說，只認識微波在加熱食品中所起的作用。事實上，微波還能促進冷卻：單個分子傾向于相互碰撞，從而形成更大的復合物，然后從樣品中消逝。而微波可在每個分子周邊形成小屏障，防範它們發作碰撞。
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2024年秋，威爾團隊在《天然物理學》上發布研究引入了微波屏蔽想法，幾乎創新了分子BEC。但還需要進行另一個實驗，也便是添加第二個微波場，讓冷卻變得加倍高效。終極，鈉銫分子跨越了BEC門檻。
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好比，制造人造晶體，即將BEC困在激光制成的光學晶格中。這將使科學家實現強盛的量子模擬，這也是凝結態物理學的一個重點領域。量子模擬器通常由原子制成，但原子只有短程相互作用，這限制了它們模擬更復雜材料的才幹，分子BEC將改寫這一切。
又好比，在二維系統中採用BEC。當從三維變成二維時，新物理學就會出現，二維材料已是當今一個重要研究領域，擁有由分子BEC組成的相關模子系統，可協助科學家在實驗室試探超導性、超流體性等量子現象。
威爾和他的團隊相信，一個充實可能性的物理全新世界正在顯現。
