圖片來源：萊斯大學惠允 |
在足夠低的溫度下，氣體中的原子可以形成所謂的玻色-愛因斯坦凝聚態 (BEC)，失去其個體特性併合併成單一的量子態。自 1995 年在實驗室中首次創造出氣態 BEC（儘管這種可能性在約 70 年前首次被假設）以來，這種現象一直讓物理學家著迷，並且最近大量的研究揭示了各種非凡的凝聚態特性。現在，在《自然》雜誌上發表文章的研究人員又有了新的發現要新增到列表中。根據這份報告，被捕獲在細光束中並被迫單列行進的 BEC 原子可以形成原子波，這些原子波在傳播時保持恆定的形狀。
在他們的實驗中，萊斯大學的 Randall G. Hulet 和他的同事觀察到局域化的波包，或孤子，鋰原子在長距離傳播——持續長達幾秒——而沒有擴散。檢測到多達 15 個孤子的佇列。關鍵似乎在於使原子彼此吸引，從而抵消了它們自然的分散趨勢。雖然這代表了首次觀察到所謂的亮物質波孤子列，但局域化波束本身在高速光通訊網路中是眾所周知的，在高速光通訊網路中，光孤子使得資料能夠在遠距離傳輸而無需訊號增強器。
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如果您想知道，究竟，這種原子孤子列將來可能有什麼用處，簡短的回答是很難說。然而，作者推測，諸如原子干涉測量術之類的精密測量應用可能會從原子孤子雷射器中受益，基於他們觀察到的那種孤子。“四十年前，沒有人想到雷射會被用來在我們的汽車裡播放音樂或在雜貨店收銀臺掃描我們的食物，”Hulet 沉思道。“我們正在初步瞭解一套奇妙且有時令人驚訝的動態量子現象，而且無法確切知道會從中產生什麼。”