激光冷却原子获新进展<%=id%>

    2000年8月21日上午，在北京大学举行的第17届国际拉曼光谱会议上，诺贝尔奖获得者、美国斯坦福大学朱棣文教授应邀作了一场专题演讲，介绍拉曼跃迁在激光冷却和原子干涉仪中的应用。这位中国科学院外籍院士在演讲中称，他的研究组最近改进了一种激光冷却的方法，将铯原子冷却到了290纳开的极低温度，原子密度也得到提高。有关专家认为，这是激光冷却研究领域获得的又一进展。
    1928年，印度科学家拉曼首次观察到拉曼散射光谱，后来，人们以他的姓氏命名了拉曼光谱学。这项工作也使拉曼获得了诺贝尔奖。
    朱棣文获诺贝尔奖的工作、1985年进行的激光冷却实验中，利用了三对相互垂直的激光束。在这种光场中，原子不仅被冷却，还会因为受到粘滞力而被囚禁于光束交汇中心，研究人员将其称为“光学粘胶”。
    据北京大学张树霖教授介绍，利用拉曼散射可使原子体系产生拉曼跃迁，释放能量，从而形成极低温条件，达到俘获原子的目的。朱棣文在演讲中也指出，激光冷却还有一种方法，即“边带冷却”，但该法只能使原子在二维方向受到限制，而且原子密度低。最近，朱棣文的研究组改进了边带冷却的方法，使得在三维光子晶格中90%以上的原子都能被冷却，而且原子密度增加。这表明边带冷却也是一种很有前景的方法。在边带冷却之后，研究组关闭势阱，对原子进一步施行绝热冷却。最终将铯原子冷却到了290纳开(290×10-9K)这一非常接近绝对零度的极低温度，同时原子相密度也得到提高。
    据介绍，激光冷却气体原子是近年来发展十分迅速的一个研究领域，在各国实验室中激光冷却和捕陷气体原子已成为获得超冷原子的典型方法和技术。这本身是一个十分有趣的物理问题，同时具有良好的应用前景。例如，利用热原子束研制的铯原子钟，其准确度约为10-13，而利用超冷原子制成空间原子钟，其稳定度和准确度有望优于10-16；激光冷却和操纵原子运动技术的另一个重要应用是研制高精度的原子干涉仪，测量各种势场，测量重力场加速度和加速度的变化，用于原子导航等；激光冷却在实现玻色-爱因斯坦凝聚态这一物理学前沿研究中具有举足轻重的作用；等等。
    中国科学院院士、中国科学院上海光机所光学精密机械研究所王育竹教授说，朱棣文研究组利用边带冷却的方法，将铯原子冷却到更低的温度，同时提高原子密度，这是激光冷却研究领域的又一进展。
    玻色-爱因斯坦凝聚现象是指，对于无内部相互作用的原子气体，当温度低于一定值时，原子气体突然在最低能级的量子态上凝聚。这一状态具有区别于其它物质状态的独特之处，玻色-爱因斯坦凝聚体可用于研制原子激光器，研制新一代原子钟，可用于相干波成像、印制微型电路等。研究人员已经实现铷原子、锂原子、钠原子等的玻色-爱因斯坦凝聚。王育竹说，朱棣文研究组希望在势阱中实现玻色-爱因斯坦凝聚，目前获得的铯原子密度是实现玻色-爱因斯坦凝聚所需值的1/500。
    朱棣文在接受科学时报记者采访时说，拉曼光谱可在物理、化学等诸多领域得到广泛应用，同样地，激光冷却也可望成为一种非常有用的实验手段，在各个领域得到应用。他认为，中国在拉曼光谱研究领域已经做出了一些具有世界水平的成果，此外，中国一些实验室也在从事激光冷却方面的研究，他希望多了解中国同行的工作。

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