BEC：超冷铷-87原子终于足够冷了
冷原子将在威廉和玛丽学院引发热点研究。
在Seth Aubin的小大厅佳博体育里，一小部分铷-87原子在被冷却到接近绝对零度的水平后达到了玻色-爱因斯坦凝聚。
产生玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）是威廉玛丽的物理学家们庆祝的一个理由，但这对普通公众来说也是个好消息。奥宾指出，超冷原子科学可以带来创新，如基于原子激光的干涉仪、量子计算组件和超精确原子钟，这是改进的GPS和导航系统的重要组成部分。
佳博体育在9月中旬确认了BEC。为了将原子冷却到大约100纳米开尔文的温度，已经进行了五年的工作。这是千亿分之一开尔文，比绝对零度稍微温和一点。相比之下，水在273开尔文结冰，而深空大约是3开尔文。
威廉玛丽大学的物理学助理教授奥宾解释说，在如此极端的温度下，原子不再像台球那样运动，这与艾萨克·牛顿的运动定律是一致的，根据量子力学的原理，原子呈现出一种波状。
物理学家在BEC中使用超冷原子进行原子水平的实验，否则这是不可能的。奥宾说，研究量子态的原子可以使研究人员高度控制质量。
“在BEC中，所有的原子都处于完全相同的状态，”他解释说。“它们都是一样的。这就是为什么它们在实验中如此有用。因为它们都是一样的，所以你的实验结果是一样的。它非常适合受控条件。”
佳博体育能够可靠地产生BEC，大约每40秒一次，并保持一秒钟或更短一点的状态，这对佳博体育来说是足够的时间。“每个单独的实验只持续十分之一秒，”奥宾说。
能够可靠地生产BEC并定期打开各种门。首先，奥宾的佳博体育可以推进长期计划的实验，研究基本上或完全停留在理论层面的原子行为。奥宾指出，BEC的能力为联邦拨款机构提供了新的资助机会。
“我们有点进退两难，”他说。“我们请求资金，项目官员会说，‘好吧，你有BEC吗？’这就是我们需要钱的原因！”
佳博体育通过复杂的激光驱动热力学过程冷却原子。这个装置基本上是由奥宾、他的博士生梅根·艾佛里（Megan Ivory）和奥斯汀·齐兹（Austin Ziltz）以及威廉与玛丽物理系的十几名本科生多年来轮流制作的。他们得到了杰弗瑞斯纪念信托基金、弗吉尼亚太空基金联盟和陆军研究办公室的支持。多伦多大学的Thywissen研究小组捐赠了一个原子芯片，用来固定BEC。
在新博士生安德鲁·派尔（Andrew Pyle）的协助下，艾佛里很快将开始实验，模拟一种被称为量子泵浦的预测电现象，利用激光产生BEC原子的电流，而不是由电压源（如电池）产生的电子电流。兹兹将开始用射频磁场捕获原子的实验。新的博士生查理·范彻正在利用从老道明大学借来的激光器改进设备，以生产更大更快的BECs。
奥宾说，他还希望开始干涉测量实验，以研究原子水平上重力和力的影响。其中一种力是卡西米尔-波德力，它是原子与其附近任何表面之间产生吸引力的原因。他指出，加深对这些现象的了解，有助推动纳米技术应用的发展。
