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法科學(xué)家首次直接測(cè)量范德華力

發(fā)布時(shí)間:2013-07-11 作者: 來(lái)源:中國(guó)科技網(wǎng) 瀏覽:1315

      據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月9日(北京時(shí)間)報(bào)道,法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的研究人員在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上撰文指出,他們首次直接對(duì)兩個(gè)原子間的范德華力進(jìn)行了測(cè)量,另外,測(cè)量中使用的技術(shù)也可用于制造在量子計(jì)算機(jī)中非常有用的量子邏輯門(mén)。

      范德華力是中性原子之間通過(guò)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(dòng)”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?;也是這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(shí),這種弱作用力才明顯,所以,科學(xué)家們迄今沒(méi)有直接測(cè)量到這種作用力。

      現(xiàn)在,法國(guó)科學(xué)家使用兩束激光讓一對(duì)原子緊緊“依偎”在一起,并用第三束激光測(cè)量了它們之間的范德華力。

      在最新實(shí)驗(yàn)中,科學(xué)家們選擇里德伯原子??一個(gè)價(jià)電子被激發(fā)到高量子態(tài)的高激發(fā)原子作為他們實(shí)驗(yàn)的一部分。里德伯原子很大,而且,其中的一個(gè)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(duì)之間的力都要強(qiáng),也正因如此,可以在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)測(cè)量這種力,這就使得里德伯原子成為測(cè)量范德華力的理想選擇。

      研究人員首先朝一對(duì)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(gè)原子發(fā)射第三束激光使其以特定的頻率振蕩,通過(guò)測(cè)量這一振蕩,他們可以利用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出這兩個(gè)原子間的范德華力。

      而且,科學(xué)家們通過(guò)測(cè)量基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的振蕩發(fā)現(xiàn):兩個(gè)原子之間的距離對(duì)于測(cè)量范德華力非常重要。如果距離太近,其中一個(gè)原子的激發(fā)態(tài)會(huì)打垮另一個(gè)原子的激發(fā)態(tài);如果距離太遠(yuǎn),兩個(gè)原子之間的作用力會(huì)變得太弱而無(wú)法測(cè)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(gè)原子之間的距離調(diào)整至最適合測(cè)量的距離。

      該研究團(tuán)隊(duì)也強(qiáng)調(diào)稱,用來(lái)測(cè)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(lái)制造在量子計(jì)算機(jī)內(nèi)非常有用的量子邏輯門(mén)。

    總編輯圈點(diǎn)

      “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(guò)。當(dāng)人們苦苦算計(jì)人際交往的親疏之時(shí),范德華力告訴了大家,原來(lái)萬(wàn)物之間都有著這樣一個(gè)平衡點(diǎn)。其實(shí),除開(kāi)壁虎,生活中也不難找到范德華力的身影??手機(jī)保護(hù)膜之所以能和屏幕親密無(wú)間,就正是它的功勞。新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了直接測(cè)量,接下來(lái)要做的,是更好地理解它的機(jī)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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