JILA 研究人員通過調(diào)整密集的原子量子氣體來制造擁擠的“費(fèi)米海”來欺騙大自然，從而通過延遲??它們的正常返回到最低點(diǎn)，使原子保持高能狀態(tài)或激發(fā)狀態(tài)的時(shí)間比平時(shí)長約 10%。 -能量狀態(tài)。該技術(shù)可用于改進(jìn)量子通信網(wǎng)絡(luò)和原子鐘。
量子系統(tǒng)，例如在靜止?fàn)顟B(tài)以上被激發(fā)的原子，通過在稱為光子的量子化部分中釋放光，自然地平靜或衰變。這種常見的過程在螢火蟲的發(fā)光和 LED 的發(fā)射中很明顯。衰變率可以通過改變環(huán)境或原子的內(nèi)部特性來設(shè)計(jì)。先前的研究已經(jīng)改變了電磁環(huán)境;新工作的重點(diǎn)是原子。
新的 JILA 方法依賴于稱為泡利不相容原理的量子世界規(guī)則，即相同的費(fèi)米子(一類粒子)不能同時(shí)共享相同的量子態(tài)。因此，如果人群中有足夠多的費(fèi)米子——形成費(fèi)米海——一個(gè)受激的費(fèi)米子可能無法像往常一樣拋出光子，因?yàn)樗S后需要反沖。這種后坐力可能會使它處于與其鄰居之一相同的量子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這是由于一種稱為泡利阻塞的機(jī)制而被禁止的。
11 月 19 日出版的《科學(xué)》雜志中描述了這一阻斷成果。JILA 由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 和科羅拉多大學(xué)博爾德分校共同運(yùn)營。
“泡利阻塞使用費(fèi)米海組織良好的量子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來阻止想要衰變的原子的反沖，從而阻止自發(fā)衰變，”NIST/JILA 研究員 Jun Ye 說。“這是控制物質(zhì)屬性的一種深刻的量子效應(yīng)，以前被認(rèn)為是不可改變的。”
之前已經(jīng)提出了通過將原子嵌入費(fèi)米海來設(shè)計(jì)原子激發(fā)態(tài)壽命的想法，但 JILA 小組與同一期《科學(xué)》雜志中描述的其他研究一起，是第一個(gè)真正做到這一點(diǎn)的人。這是第一次將原子的內(nèi)部輻射特性與其外部運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來。
JILA 團(tuán)隊(duì)使用由數(shù)千個(gè)鍶原子組成的低能或簡并費(fèi)米氣體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。JILA 小組使用這些量子氣體來制造最新的原子鐘。在這些低溫費(fèi)米氣體中，所有原子的屬性都被限制在特定值或量子化，并且原子通過保持對之間的最小距離來避免彼此。相比之下，普通氣體中的原子是隨機(jī)分布的，它們不會相互影響。
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