レーザービームを介して、原子の分極が可能になり、片側が正に帯電し、反対側が負に帯電します。 その結果、それらは互いに引き付けられ、特定の分子内の XNUMX つの原子間のリンクよりもはるかに弱いが定量化可能な独自の結合状態が作成されます。 光と物質の「分子」と考えることができるレーザービームは、ある意味で分極した原子に互いに引き付ける力を与えます。
この現象は長い間理論的に予測されていましたが、 インスブルック大学 ウィーン量子科学技術センター (VCQ) ウィーン工科大学 この異常な原子接続の最初の測定に成功しました。 彼らは、実験室で初めて原子間に非常に特殊な結合状態を作り出しました。 この相互作用は、非常に冷たい原子を操作するために使用でき、宇宙での分子の形成方法にも影響を与える可能性があります。
ウィーン工科大学のアトミンスティトゥートでの研究が FWF START プログラムによって支援されている Philipp Haslinger 教授は、次のように述べています。 「電気的に中性の原子では、正に帯電した原子核が、雲のように原子核を取り囲む負に帯電した電子に囲まれています。 ここで外部電場をオンにすると、この電荷分布が少しシフトします。」
「プラスの電荷は一方向にわずかにシフトし、マイナスの電荷は反対方向にわずかにシフトします。原子は突然、プラス側とマイナス側に分極します。」
レーザー光で偏光効果を作成することは、光が単なる 電磁界 それは急速に変化します。 光は、すべての原子を同じように偏光します (隣り合わせに配置した場合)。左が正、右が負、またはその逆です。 どちらの場合も、隣接する XNUMX つの原子が異なる電荷を互いに向け、それらの間に力が生じます。
この出版物の最初の著者であるウィーン工科大学のミラ・マイヴェーガーは、次のように述べています。 「これは非常に弱い引力であるため、測定するには非常に慎重に実験する必要があります。 原子が多くのエネルギーを持っていて速く動いている場合、引力はすぐになくなります。 これが、超低温原子の雲が使用された理由です。」
この出版物の最初の著者であるウィーン工科大学のミラ・マイヴェーガーは、次のように述べています。 「これは非常に弱い引力であるため、測定するには非常に慎重に実験する必要があります。 原子が多くのエネルギーを持っていて速く動いている場合、引力はすぐになくなります。 これが、超低温原子の雲が使用された理由です。」
科学者は、原子チップ上の磁気トラップで原子を最初に捕捉し、次に冷却する技術を使用しました。 トラップをオフにした後、原子は自由落下で解放されます。 温度が XNUMX 万分の XNUMX ケルビン未満の「超低温」にもかかわらず、原子雲は落下中に成長するのに十分なエネルギーを持っています。 ただし、この段階で原子がレーザービームで分極され、原子間に引力が生じると、この原子雲の成長は遅くなります。 これが引力の測定方法です。
この実験の理論的基礎を築いた Matthias Sonnleitner は、次のように述べています。 「個々の原子をレーザービームで分極化することは新しいことではありません。 しかし、私たちの実験で重要なことは、いくつかの分極原子を制御された方法でまとめて、それらの間に測定可能な引力を生み出すことに初めて成功したことです。」
フィリップ・ハスリンガー と, 「この引力は、冷たい原子を制御するための補完的なツールです。 しかし、それは天体物理学においても重要である可能性があります。広大な宇宙では、小さな力が重要な役割を果たす可能性があります。 ここで、電磁放射が原子間に力を発生させることができることを初めて示すことができました。これは、まだ説明されていない天体物理学のシナリオに新たな光を当てるのに役立つ可能性があります。」
ジャーナルリファレンス：
- ミラ・マイヴェーガー、マティアス・ソンライトナー 他超低温原子ガス中の光誘起双極子間力の観測。 Phys。 牧師X 12, 031018 – 27 年 2022 月 XNUMX 日公開。DOI: 10.1103 / PhysRevX.12.031018
