您可能見過彈珠盤遊戲——一顆小金屬球落入密集的水平釘陣列中，一路叮噹作響地滾到底部。如果彈珠盤中的球突然停在半路，沒有任何外力將其固定在那裡會怎樣？這基本上就是研究人員現在所做的，他們使用波浪狀的量子粒子代替金屬球，並使用特殊製備的光代替彈珠盤。
研究人員是使用雷射束強行阻止原子運動的專家。但新實驗中展示的效果是不同的。根據量子力學，當粒子遇到足夠小的物體或其他障礙物時，它會像波一樣分裂。
粒子有一定的機率沿著障礙物周圍的每條路徑前進。這些路徑隨後可以像快速流動的溪流中石頭產生的重疊水波一樣相互干涉。
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如果障礙物足夠雜亂，由此產生的干涉可能會將波限制在一個小點內，這種效應被稱為安德森局域化，以紀念普林斯頓大學物理學家菲利普·安德森，他是 1977 年諾貝爾物理學獎得主，他在 1958 年預測了這種效應。“這裡沒有實際的力。這是不同的可能路徑發生破壞性干涉，”巴黎光學研究所 CNRS 的高階研究員 Philippe Bouyer 說。
儘管安德森預測了這種效應對某類半導體中的電子有效，但研究人員很難直接使用物質來觀察到它。相反，他們已經在諸如被略微不同厚度的玻璃載玻片堆疊阻擋的光等系統中觀察到它。
為了觀察物質波的局域化，Bouyer 和他的同事，以及來自義大利佛羅倫薩大學的一個獨立團隊，著手透過迫使原子穿過散射它們的光束（無論光集中在哪裡）來檢測它。
每個小組都將微觀原子雲冷卻到接近絕對零度（-459.67 華氏度）的溫度，以生成玻色-愛因斯坦凝聚態 (BEC)，其中所有原子共享一個單一的波浪狀量子態。研究人員允許他們的 BEC 沿著雷射束建立的線從一個小的起始點膨脹。
然後，他們要麼將雷射照射透過精細研磨的玻璃，要麼組合多種波長的光以在線上生成隨機圖案。結果，原子僅膨脹到大約十分之一英寸（幾毫米）然後停止，他們在《自然》雜誌上報告說。
Bouyer 說，結果表明使用 BEC，“我們真的可以模擬一些非常複雜的系統”，例如本例中的半導體，並補充說，下一步是將該技術擴充套件到二維和三維，以更好地模擬真實材料。甚至半導體也存在實際應用的渺茫機會。“如果你瞭解它們的行為方式，”他說，“你可能會改進它們。”