天体物理联合研究所制造了创纪录的低温量子气体（KRb）。
《科学》杂志2月22日 道，天体物理联合研究所（JILA）的研究人员制造了一种钾-铷分子气体（下 简称KRb）。该分子气体的寿命和温度均创下新纪录。KRb并不遵循经典物理学对粒子性质的严格限制，而是符合量子力学的波型。KRb的温度可低至50毫微开尔 ，仅略高于绝对零度。KRb分子处于可能的最低能量状态，构成简并费米气体。KRb的问世为扩展化学和量子计算等领域的可能性奠定了基础。
在量子气体中，分子的所有性质都会被量子化。将气体冷却到极低温度可以让研究人员最大限度地控制分子。KRb中涉及的两种原子分属不同的类别：钾（K）是一种具有奇数亚原子的费米子，铷（Rb）是一种具有偶数亚原子的玻色子。两者结合而成的分子具有费米特征。
JILA是由美国国家标准与技术研究所(NIST)和科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder）联合运营的研究机构。多年来，JILA的研究人员一直致力于理解和控制超冷分子。由于超冷分子有许多内部能级，还会旋转和振动，其复杂程度比原子更高。十年前，JILA的研究团队制造出了第一种分子气体。NIST/JILA研究人员Jun Ye说：“制造这种气体的基本技术与我们以前使用过的技术大致相同，但我们通过采用新技术显著改善了原子的冷却，并能在最低能量状态下进行大批量制造。这使转化效率得到提高。”JILA团队在250毫微开尔 时制造了大约100000个分子，在50毫微开尔 时制造的分子数量约为25000个。在此之前，低温双原子分子的产量最多能达到数万个，制造温度不能低于数百毫微开尔 。Ye说，JILA的新纪录远远低于量子效应开始取代经典效应的水平，并且分子的寿命长达数秒钟。
实验中产生的分子被称为极性分子——Rb带一个正电荷，K带一个负电荷。它们的相互作用因方向而异，并可以用电场进行控制。因此，与中性粒子相比，极性分子的相互作用更强、更可调。由此，研究人员就能够比较化学反应在量子环境和经典环境中的差异，并研究电场对极性相互作用的影响。通过以上研究，研究人员可能发现新的化学过程，以及研发类似分子时钟这样的新型精密测量工具。
期刊编号：0036-8075
原 链接：
https://phys.org/news/2019-02-coldest-quantum-gas-molecules.html
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