用非共振光可觀測宇宙中最冷物體

玻色─愛因斯坦冷凝物(BEC)是宇宙中最冷的物體。它們也非常脆弱，即使一個光子都可以加熱並破壞它們，迄今為止，科學家們一直認為無法同時測量並控制這種不可思議的物質形態。最近，英國和澳大利亞科學家組成的科研團隊提出了一種新方法，不僅能最好地測量BEC的狀態，還能消除因觀察而產生的某些加熱。相關論文發表在11月28日的《新物理學報》上。

BEC是一簇被冷卻到絕對零度之上100納開爾文的原子，在這一溫度下，每個原子都失去了自己的個性，所有原子表現得就像一個粒子一樣，也可以說是超原子。因為BEC非常冷，幾乎沒有“噪音”伴隨，因此，對于研究與原子有關的物理學現象(例如探測原子結構)來說，它們幾乎是完美的選擇。

測量BEC最好的方式是用非共振光，這種光會被原子反射而不是像共振光那樣被吸收後再發出。非共振光的波長與那些會被原子吸收再釋放的光的波長迥然不同，因此它對BEC造成的破壞會少很多，使BEC更容易測量。然而，非共振光能導致某些自發輻射，這種輻射會產生加熱並破壞BEC。

“這就像你試圖檢查冰箱是否工作，打開冰箱門卻不想讓冷空氣出來一樣。一點點熱都會破壞BEC，迄今最先進的成像設備即使只給BEC照一次像也會破壞它，實驗學家已經證明，BEC能在不受破壞的情況下成像的次數屈指可數。”該研究的主要作者、英國諾丁漢大學的邁克爾・哈希說：“但是，我們的研究將使得它們能多次成像，而且持續時間更長。”

他們研制出了一種過濾器和反饋係統來控制這種加熱效應，形成了對BEC的純冷卻。過濾器能抵消測量它們的光流所造成的破壞，不僅能剔除測量中的“噪音”，最好地測量BEC的狀態，還能在測量中消除由于觀察而產生的某些加熱。

哈希說：“研究的重要意義在于我們打開了一扇窗，讓科學家們能管窺世界上最冷的物體，觀察以前看不到的與BEC有關的現象，並早日實現其潛在應用。”未來在基礎科學領域的運用包括，精確測量重力的原子激光器，研究黑洞釋發出霍金輻射的模型等，被軍方用來探測潛艇、井下儲倉和其他危險，並且也能識別隱形技術。