據物理學家組織網7月9日(北京時間)報道,法國國(guó)家科(kē)學研究中心的研究人員在最(zuì)新一(yī)期《物理評論快(kuài)報》上撰文指出(chū),他們首次直接對兩個原子間的(de)範德華力進行了測量,另外,測量中使用的技術也可用於製造在量(liàng)子計算(suàn)機中非常有用的量子(zǐ)邏輯門。
範德華力是中性原子之間通過瞬間靜電相互作用產(chǎn)生的弱作用力,以其發現者荷(hé)蘭物(wù)理學家約翰尼斯(sī)?迪德裏(lǐ)克?範?德?瓦(wǎ)耳斯的名字命名。很多物質的(de)“一舉一動”都與這種力有關(guān):正是這種力讓大(dà)多數氣(qì)體分子簇(cù)擁在一起;也是這種力讓壁虎的腳(jiǎo)趾頭緊緊貼在光滑的牆壁上。但是(shì),隻(zhī)有當原子緊緊(jǐn)“依偎”在一起時(shí),這種弱作用力才(cái)明顯,所以,科學家(jiā)們迄今沒有直接測量到(dào)這種作用力。
現在(zài),法國科學家使用兩(liǎng)束激光讓一(yī)對原子緊緊“依偎”在一起,並用第(dì)三束激光測量了(le)它們之間的範德華力。
在最新實驗中,科學家們選擇裏德伯原子??一個價電子(zǐ)被激發到(dào)高量子態的高激發原子(zǐ)作為他們實驗的一部分。裏(lǐ)德伯原子很大,而且,其(qí)中的一個電子處於高帶電狀態(tài);另外,這種原子之間的力比很(hěn)多其他原子對之間的(de)力都要強,也(yě)正因如此,可以在更遠的(de)距離內(nèi)測(cè)量這種(zhǒng)力,這就使得裏德伯原子成為測量範德華(huá)力的理想選擇。
研究人員首先朝一對裏德伯原子發射兩(liǎng)束激光,使(shǐ)它們(men)緊貼在一起,隨後,朝這兩個原子(zǐ)發射第三束激光使其以特定的頻率振(zhèn)蕩,通過測量這一振蕩,他們可以利用數學(xué)方法計算出這兩個(gè)原子間的範德華力(lì)。
而且,科學家們通過(guò)測量基態和激發(fā)態之間的振蕩發現(xiàn):兩個原子之間的距離對於測(cè)量範德華力非常(cháng)重要。如果距離(lí)太近,其中一個原子的激發態會打垮另一個(gè)原子的激發態;如果距離太遠,兩個原子之間的作用力會變得(dé)太弱而無法測量。因此,科學家們使用第三束激光作(zuò)為光學鑷子,將兩個原子之間的距離調整至最適合測量的距離。
該研究團隊也強調稱,用來測量範(fàn)德華力的技術也能使正在振蕩的原(yuán)子演(yǎn)變到一種完全相幹(gàn)的狀態,這意味著這一(yī)技術有望被用(yòng)來製造在量子計算機內非常有用的(de)量子(zǐ)邏輯門。
總編(biān)輯圈點
“近之則不遜,遠之則有怨”,這(zhè)句(jù)話放在範德華力身(shēn)上再合適不過。當人(rén)們苦苦算計人際交往的親疏之時,範德華力告訴了大家,原來萬物之間都有(yǒu)著這(zhè)樣一個平衡點。其實,除開壁虎,生活中也不難找到範德華力的身影??手機保護膜之所以能和屏幕親密無間,就(jiù)正是它的功勞。新技術實現(xiàn)了直接測量,接下來要做的,是更好地理解它的機(jī)製,以及(jí)利用它存在於分子之間、不受(shòu)外(wài)界環境影響的(de)特性,創造出一些新奇(qí)的玩意(yì)兒(ér),比如《碟(dié)中諜4》裏不太靠譜的“爬牆手套”。
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