레이저 빔을 통해 원자의 분극화가 가능하여 한쪽은 양전하로, 다른 쪽은 음전하로 대전될 수 있습니다. 결과적으로 그들은 서로 끌어당겨 특정 분자의 두 원자 사이의 연결보다 훨씬 약하지만 정량화할 수 있는 고유한 결합 상태를 생성합니다. 빛과 물질의 "분자"로 생각할 수 있는 레이저 빔은 어떤 면에서 편광된 원자가 서로를 끌어당기는 힘을 부여합니다.
이러한 현상은 이론적으로 오랫동안 예견되어 왔지만, 인스부르크 대학 비엔나 양자 과학 및 기술 센터(VCQ)는 TU 빈 이제 이 특이한 원자 연결의 첫 번째 측정을 달성했습니다. 그들은 실험실에서 처음으로 원자 사이에 매우 특별한 결합 상태를 만들었습니다. 이 상호 작용은 매우 차가운 원자를 조작하는 데 사용될 수 있으며 분자가 우주에서 형성되는 방식에도 영향을 미칠 수 있습니다.
TU Wien의 Atominstitut에서 FWF START 프로그램의 지원을 받는 Philipp Haslinger 교수는 다음과 같이 말했습니다. “전기적으로 중성인 원자에서 양전하를 띤 원자핵은 구름처럼 원자핵을 둘러싸고 있는 음전하를 띤 전자에 의해 둘러싸여 있습니다. 이제 외부 전기장을 켜면 이 전하 분포가 약간 이동합니다.”
"양전하가 한 방향으로 약간 이동하고 음전하가 다른 방향으로 약간 이동합니다. 원자는 갑자기 양전하와 음전하가 극성을 이룹니다."
레이저 빛으로 편광 효과를 만드는 것은 빛이 단지 빛에 불과하기 때문에 가능합니다. 전자기장 빠르게 변하는 것. 빛은 같은 방식으로 모든 원자(서로 옆에 배치될 때)를 편광시킵니다. 왼쪽은 양수이고 오른쪽은 음수이거나 그 반대입니다. 두 경우 모두 인접한 두 원자는 서로 다른 전하를 서로 전환하여 그들 사이에 힘을 생성합니다.
출판물의 첫 번째 저자인 TU Wien의 Mira Maiwöger는 다음과 같이 말했습니다. "이것은 매우 약한 인력이므로 측정할 수 있으려면 매우 신중하게 실험해야 합니다. 원자가 에너지가 많고 빠르게 움직이면 인력이 즉시 사라집니다. 이것이 초저온 원자 구름이 사용된 이유입니다.”
출판물의 첫 번째 저자인 TU Wien의 Mira Maiwöger는 다음과 같이 말했습니다. "이것은 매우 약한 인력이므로 측정할 수 있으려면 매우 신중하게 실험해야 합니다. 원자가 에너지가 많고 빠르게 움직이면 인력이 즉시 사라집니다. 이것이 초저온 원자 구름이 사용된 이유입니다.”
과학자들은 먼저 원자 칩의 자기 트랩에서 원자를 포획한 다음 냉각시키는 기술을 사용했습니다. 그런 다음 원자는 트랩을 끈 후 자유 낙하로 방출됩니다. XNUMX만분의 XNUMX켈빈 미만의 온도를 가진 "초저온" 상태임에도 불구하고 원자 구름은 가을 동안 성장하기에 충분한 에너지를 가지고 있습니다. 그러나이 단계에서 원자가 레이저 빔으로 편광되어 원자 사이에 인력이 생성되면이 원자 구름 성장이 느려집니다. 이것이 인력이 측정되는 방식입니다.
실험의 이론적 토대를 마련한 Matthias Sonnleitner는 다음과 같이 말했습니다. “레이저 빔으로 개별 원자를 편광시키는 것은 새로운 것이 아닙니다. 그러나 우리 실험에서 중요한 점은 여러 극성 원자가 통제된 방식으로 함께 모여 그들 사이에 측정 가능하고 인력을 생성하는 데 처음으로 성공했다는 것입니다.”
필립 하슬링어 말했다, “이 인력은 차가운 원자를 제어하기 위한 보완적인 도구입니다. 그러나 이것은 천체물리학에서도 중요할 수 있습니다. 광활한 우주에서는 작은 힘이 중요한 역할을 할 수 있습니다. 여기에서 우리는 전자기 복사가 원자 사이에 힘을 생성할 수 있다는 것을 처음으로 보여줄 수 있었으며, 이는 아직 설명되지 않은 천체 물리학적 시나리오에 대한 새로운 빛을 비추는 데 도움이 될 수 있습니다.”
저널 참조 :
- Mira Maiwöger, Matthias Sonnleitner 외. 초저온 원자 가스에서 광 유도 쌍극자-쌍극자 힘의 관찰. 물리. 개정판 X 12, 031018 – 27년 2022월 XNUMX일 게시됨. DOI: 10.1103/PhysRevX.12.031018
