科學家打造出最冷分子:僅比對零度高2.5

新浪科技訊 北京時間29日消息，據國外媒體報導，美國耶魯大學的科學家成功打造迄今為止溫度最低的分子。實驗中，他們將選定分子的溫度降到只比對零度高出2.5的程度。這一研究成果能夠應用於從量子化學到粒子物理學最基本理論測試等一系列領域，幫助科學家進行各種新研究。研究論文刊登在《自然》雜誌上。

研究中，耶魯大學的科學家利用激光降低一氟化鍶的溫度，這一過程被稱之為“磁光捕獲”。通過直接冷卻將分子溫度降至接近對零度(零下)是物理學領域的一個里程碑式成就。耶魯大學物理學教授和首席研究員戴夫-德米勒博士表示：“我們可以開始研究在接近對零度時發生的化學反應。我們有機會了解基本的化學機制。”

過去，磁光捕獲就是原子物理學家非常推崇的一項技術，但只在單個原子尺度。這項實驗取得的巨大成就是創造了有記錄以來分子——兩個或者更多原子群——溫度的最低紀錄。這項技術利用激光冷卻粒子同時將它們固定在適當位置。德米勒博士解釋：“想象一下一個淺碗，裏面裝一點糖蜜。如果將一些球滾到碗裏，它們會緩慢下沉，最后堆積在碗底。具體到我們的實驗，分子就是這些小球，裝糖蜜的碗通過激光束和磁場打造。”

一直以來，分子的複雜振動和旋轉還是一個巨大挑戰，無法進行磁光捕獲。耶魯大學的研究小組採取了一種獨特的方式進行捕獲，靈感來自於上世紀90年代的一篇晦澀的研究論文。這篇論文闡述了在一個通常無法滿足冷卻和捕獲要求的條件下生的磁光捕獲型結果。

德米勒和他的同事在一個地下實驗室研製他們的實驗儀器。他們的儀器採用大量線路、電腦、電氣元件、鏡子和低溫冷藏裝置。冷卻過程中，他們使用十幾道激光，每一道激光都進行精確控制。德米勒表示：“想象一下將一幅展示高科技的圖像放入詞典，我們做的就是類似的事情。一切雖然很有秩序，但還是有一點亂。”

耶魯大學的研究小組之所以選擇一氟化鍶是因為它們的結構比較簡單——一個電子環繞整個分子移動。德米勒指出：“我們一度認為最理想的選擇是雙原子分子。”這一研究成果打開了一扇門，能夠應用於一系列領域——從精確測量和量子模擬到超冷化學再到粒子物理學標準模型的測試——讓科學家進行進一步實驗。”（孝文）