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  • 该凯特勒组与激光器工作在bt365手机app创建超流。如图,从左至右依次为:研究生科林kenned,教授沃尔夫冈·克特勒,研究生威廉·科迪·伯顿和研究生佑昌忠。

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    照片:布莱斯vickmark

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  • 由克特勒组来创建超流体中使用的设备

    由克特勒组来创建超流体中使用的设备

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  • bt365手机app教授沃尔夫冈·克特勒是在捕获和冷却原子温度接近绝对零度的专家。 2001年他获得了诺贝尔奖的份额为物理稀气体实现玻色 - 爱因斯坦凝聚。

    bt365手机app教授沃尔夫冈·克特勒是在捕获和冷却原子温度接近绝对零度的专家。 2001年他获得了诺贝尔奖的份额为物理稀气体实现玻色 - 爱因斯坦凝聚。

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新的面貌在超流

Grad student Colin Kenned, Professor 沃尔夫冈·克特勒, grad student William Cody Burton, and grad student Woo Chang Chung. The Ketterle group is w要么king with lasers to create superfluids.

MIT的研究小组创建了一个创纪录的高磁场超流体。


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萨拉·麦克唐纳
电子邮件: s_mcd@mit.edu
电话:617-253-8923
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MIT物理学家在非常高的磁场产生的超流体气体中,所谓的玻色 - 爱因斯坦凝聚,首次。磁场的合成磁场,利用激光束生成的,并且是比世界上最强的磁体的强100倍。这个磁场中,研究人员能够保持超流气体为十分之一秒 - 足够长的时间对球队进行观察。研究人员在本周报告其结果杂志 自然物理学。

超流体是物质的一个阶段,只有某些液体或气体可以假设,如果它们被冷却至极低的温度。在温度接近绝对零度,原子停止他们个人的,有活力的轨迹,并开始作为一个集体波移动。

超流体被认为是无休止地流动,而不会在超导体失去能量,类似于电子。观测超流体的行为,因此可以帮助科学家提高超导磁体和传感器的质量,并开发用于输送电能,有效的方法。

但超流体是气质,并能在一瞬间消失,如果原子不能保持低温或狭窄。 MIT的研究小组组合在产生超冷温度的几种技术,来创建和维护足够长的时间在超高合成磁场来观察它超流气体。

“走极端是自己的发现的方式,”领队沃尔夫冈·克特勒,约翰d说。在bt365手机app物理学教授麦克阿瑟。 “我们用超冷原子绘制出和理解的尚未被创建材料的行为。在这个意义上,我们领先的性质。”

凯特勒的团队成员包括研究生科林·肯尼迪,威廉·科迪·伯顿和佑昌忠,他们都是bt365手机app电子研究实验室的同事。

与环的超流

球队首先使用的激光冷却和蒸发冷却方法中,通过最初克特勒共同开发的组合,以冷却铷原子纳开尔文的温度。铷的原子被称为玻色子,它们的偶数核子和电子。当冷却到接近绝对零度,玻色子构成什么叫做玻色 - 爱因斯坦凝聚 - 这是由克特勒首先共同发现,并且他最终获物理学2001年诺贝尔文学奖,其超流体状态。

冷却原子后,研究人员使用的一组激光器来创建原子的结晶阵列或光晶格。激光束的电场产生了所谓的周期势景观,类似于鸡蛋纸箱,它模仿真实晶体材料颗粒的规则排列。 

当带电颗粒暴露于磁场,它们的轨迹弯曲成圆形轨道,导致它们循环并围绕。磁场越高,更严格的粒子的轨道变。然而,为了限制电子的结晶材料的微观尺度,磁场比在世界上最强的磁铁将需要更强的100倍。

该组询问,这是否可以在光学晶格超冷原子来完成。由于超冷原子不带电,随着电子,但代替中性粒子,它们的轨迹通常是不受磁场影响。  

相反,MIT组想出了一种技术,以生成合成的,超高磁场,利用激光束,以在微小的轨道,一个真正的磁场下类似于电子的轨道周围推原子。在2013年,克特勒和他的同事证明的技术中,在德国,它使用光学晶格和两个附加的激光束的倾斜来控制原子的运动其他研究人员一起。在平坦的晶格,原子容易从周围部位移动到站点。然而,在倾斜格子,原子就必须克服重力工作。在这种情况下,原子只能用激光束的帮助下移动。 

“现在的激光束可用于使中性原子走动等的电子在强磁场,”肯尼迪加入。

利用激光束,该组可以使原子轨道,或环周围,在小到两个格子方块,类似于如何颗粒将在非常高的磁场移动的半径。

“一旦我们有了想法,我们都非常兴奋,因为它的简单。所有我们所要做的就是拿两个合适的激光束,并仔细地以特定的角度对准他们,然后将原子彻底改变他们的行为,”肯尼迪说。

“新的视角已知物理学”

发展中国家倾斜的技术来模拟高磁场后,小组工作了一年半的时间来优化激光器和电子控制,以避免任何外来推原子,这可能使他们失去了超流体的特性。   

“这是一个复杂的实验,用了很多的激光束,电子和磁铁,我们真的不得不让一切稳定,”伯顿说。 “过了这么久只以消除所有的细节,最终在这些高领域存在这种超冷的事,让他们冷 - 有一些是艰苦细致的工作”

最终,研究人员能够保持超流气体稳定第二的十分之一。在这段时间里,球队把原子分布的时间 - 飞行中的画面捕捉拓扑结构或形状,超流的。这些图片也揭示了磁场的结构 - 这是已知的,但是从来没有直接可视化到现在为止的东西。

“主要成就是我们能够核实并确定超流体状态,”凯特勒说。 “如果我们能更好的控制下获得合成磁场,我们的实验室可以做多年的研究对这个话题。为专家,它开辟了什么是一个新的窗口,进入量子世界里,具有新特性的材料,可以研究“。

展望未来,该小组计划进行类似的实验,但超冷原子之间添加强相互作用,或纳入不同的量子状态,或旋转。凯特勒说,这种实验将研究连接材料研究的重要前沿,包括量子霍尔物理和拓扑绝缘体。

“我们正在增加新的视角物理学,”凯特勒说。 “我们都在触摸在未知的,但也显示,在原则上是已知物理学,但在清晰的一个新的水平。”

这项研究是由美国国家科学基金会,美国空军科学研究办公室,军队研究办公室资助。


主题: 研究, 物理, 科学学院, 电子研究实验室

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