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标 题[转录]中正大学达成BEC
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中正大学达成爱因斯坦所预言的新物质型态
(中央社记者江俊亮嘉义县二十四日电)国立中正大学物理系雷射冷却实验室
,在一群师生的默默研究下,终於在实验室中成功达成爱因斯坦所预言的一种新
物质型态:铷原子(87Rb)的玻色─爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation)
。校方今天表示,这项实验突破,将为台湾物理学界开启研究新页。
中正大学物理系教授韩殿君表示,美国科罗拉多大学教授康乃尔.魏曼,以
及麻省理工学院教授凯特利在一九九五年先後达成气态原子的玻色─爱因斯坦凝
聚,因而获得二○○一年诺贝尔物理奖。这项研究领域主要的研究群除了美国之
外,还包括德、法、英、荷、奥及澳洲等国。
不仅欧美各国纷纷投入这项研究,亚洲的日本及中国大陆也分别在一九九九
年及二○○二年达成气态凝聚体。在台湾,国立中正大学物理系雷射冷却实验室
也不甘示弱,於日前达成铷原子(87Rb)的
玻色─爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation)。
韩殿君指出,爱因斯坦於一九二四年首先预测玻色─爱因斯坦凝聚现象,他
所提出的基本理论,是基於玻色子(boson)的合群性,也就是由一群完全相同的玻
色子所构成的系统,当温度降低至一临界值(即临界温度)时,这群玻色子将大量
群聚在这个系统的最低能态,这就是所谓的「玻色─爱因斯坦凝聚」。
举例来说,一般雷射光的产生,就是典型的「玻色─爱因斯坦凝聚」,而这
时所凝聚的玻色子,就被称为光子。一般而言,雷射光与一般光源不同,这是因
为雷射光束中的各个光子都属於同一能态,彼此间互为相干,而都由同一波动方
程所规范。
他说,「原子」一般都是以粒子性的面貌呈现,如果爱因斯坦的理论为真,
那麽对於属於玻色子的相同原子而言,一旦凝聚於同一系统的最基态时,所有处
於凝聚态的原子将失去个别的粒子性,而以巨观的波涵数呈现所取代。
一九三八年,玻色─爱因斯坦凝聚现象在液态氦中首度被发现,液态氦中所
呈现的超流性,就是肇因於玻色─爱因斯坦凝聚。然而,液态氦系统中,液态原
子之间距离过近,其间强大的作用力,使物理学家不易分析该系统。
原子的凝聚态,特性迥异於一般所常见的物质态,如液态、固态、气态、或
电浆态,而被称为「新物质态」。气态原子的玻色─爱因斯坦凝聚,由於原子之
间的距离远较液态时远,因此原子间的作用力极弱。因此,对於物理学家而言,
气态原子的玻色─爱因斯坦凝聚体是一项极佳的研究系统。
中正大学的这项研究计划是由韩殿君教授主持,在中正大学及国科会全力的
支持下进行。韩殿君在美国德州大学奥斯汀分校攻读物理博士学位时,就从事雷
射冷却及玻色─爱因斯坦凝聚的研究。
韩殿君在加州大学柏克莱分校进行两年的博士後研究之後,於二○○○年加
入中正大学物理系的研究团队,并着手进行「铷原子的玻色─爱因斯坦凝聚」研
究计划。参与这项计划的主要成员都是中正大学物理研究所的研究生,包括博士
班研究生洪德昇、硕士班研究生蓝永昌、韩百增、杨兰昇及黄康豪等人。
韩殿君指出,中正大学这项研究是典型的桌上型实验,首先将处於极高真空
度的室温或远高於室温的铷原子以雷射光冷却,再将它转置在由线圈缠绕、并通
以电流所产生的磁阱中,然後再以蒸发冷却的方式,将原子冷却至较室温低十亿
倍的超低温。
这项研究涉及的领域相当广泛,除了原子物理、分子物理、光学之外,还跨
及凝态物理、统计物理,以及天文物理等相关领域。韩殿君表示,这项研究所呈
现的意义,除了直接提供上述领域的绝佳研究环境之外,於未来更可直接应用於
精密测量、原子光学、量子操控与量子计算等,对物理学界而言更可望由相关的
研究,进而发现未知的新物理。920924
******************************************转录自2003年09月24日奇摩新闻
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