據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月9日(北京時間)報道,法國國家科學(xué)研究中心的研究人員在最新一期《物理評論快報》上撰文指出,他們首次直接對兩個原子間的范德華力進行了測量,另外,測量中使用的技術(shù)也可用于制造在量子計算機中非常有用的量子邏輯門。
范德華力是中性原子之間通過瞬間靜電相互作用產(chǎn)生的弱作用力,以其發(fā)現(xiàn)者荷蘭物理學(xué)家約翰尼斯?迪德里克?范?德?瓦耳斯的名字命名。很多物質(zhì)的“一舉一動”都與這種力有關(guān):正是這種力讓大多數(shù)氣體分子簇?fù)碓谝黄穑灰彩沁@種力讓壁虎的腳趾頭緊緊貼在光滑的墻壁上。但是,只有當(dāng)原子緊緊“依偎”在一起時,這種弱作用力才明顯,所以,科學(xué)家們迄今沒有直接測量到這種作用力。
現(xiàn)在,法國科學(xué)家使用兩束激光讓一對原子緊緊“依偎”在一起,并用第三束激光測量了它們之間的范德華力。
在最新實驗中,科學(xué)家們選擇里德伯原子??一個價電子被激發(fā)到高量子態(tài)的高激發(fā)原子作為他們實驗的一部分。里德伯原子很大,而且,其中的一個電子處于高帶電狀態(tài);另外,這種原子之間的力比很多其他原子對之間的力都要強,也正因如此,可以在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)測量這種力,這就使得里德伯原子成為測量范德華力的理想選擇。
研究人員首先朝一對里德伯原子發(fā)射兩束激光,使它們緊貼在一起,隨后,朝這兩個原子發(fā)射第三束激光使其以特定的頻率振蕩,通過測量這一振蕩,他們可以利用數(shù)學(xué)方法計算出這兩個原子間的范德華力。
而且,科學(xué)家們通過測量基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的振蕩發(fā)現(xiàn):兩個原子之間的距離對于測量范德華力非常重要。如果距離太近,其中一個原子的激發(fā)態(tài)會打垮另一個原子的激發(fā)態(tài);如果距離太遠(yuǎn),兩個原子之間的作用力會變得太弱而無法測量。因此,科學(xué)家們使用第三束激光作為光學(xué)鑷子,將兩個原子之間的距離調(diào)整至最適合測量的距離。
該研究團隊也強調(diào)稱,用來測量范德華力的技術(shù)也能使正在振蕩的原子演變到一種完全相干的狀態(tài),這意味著這一技術(shù)有望被用來制造在量子計算機內(nèi)非常有用的量子邏輯門。
總編輯圈點
“近之則不遜,遠(yuǎn)之則有怨”,這句話放在范德華力身上再合適不過。當(dāng)人們苦苦算計人際交往的親疏之時,范德華力告訴了大家,原來萬物之間都有著這樣一個平衡點。其實,除開壁虎,生活中也不難找到范德華力的身影??手機保護膜之所以能和屏幕親密無間,就正是它的功勞。新技術(shù)實現(xiàn)了直接測量,接下來要做的,是更好地理解它的機制,以及利用它存在于分子之間、不受外界環(huán)境影響的特性,創(chuàng)造出一些新奇的玩意兒,比如《碟中諜4》里不太靠譜的“爬墻手套”。
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