啊啊啊！凍死了，用磁場和激光凍出來的超冷分子！

圖源：liveScience/Alexander Softog/Shutterstock

研究人員用激光和磁場來捕捉氟化鈣分子，然後把捕捉到的分子冷凍，達到50微開，即是絕對零度以上百萬分之五十度。所謂絕對零度是一個科學名詞，指零下459.67華氏度，或者零下237.15攝氏度。

其他實驗室的首席研究員，帝國理工學院的物理學家，Michael Tarbutt說，這種新技術比純激光製冷的範圍更廣泛。例如，大多數實驗室必須從鈉和鉀等元素中製造外來分子。這些分子不具備成為我們可以應用的超冷分子的特質。

這引起特質包括：超導電性，微小的亞原子粒子的奇異規則所支配的整個原子系統，也就是我們常說的量子力學。了解超導電性的能幫助科學家找到更多的超導材料，並使它們能在較高的溫度環境里工作。（通常超導材料必須在低溫下工作）

冷卻方式：

溫度是分子運動速度的關鍵。其實任何物體中的分子都在不停地運動，但是在超冷溫度下樣品（這個實驗中，樣品是氟化鈣）中的分子運動變慢了。

這是因為科學家用激光光束射進氟化鈣，首先，當激光從左邊射中氟化鈣分子，分子吸收了一個光子，這個光子減慢了分子的運動，就像一個撞球打中另一個球一樣，於是氟化鈣分子滾向右邊的激光，這時，從氟化鈣分子的角度可以觀察到激光的光波變短了，這就是多普勒頻移現象。接下來，氟化鈣分子又從右邊的激光中吸收了一個光子，這個光子進一步阻礙了分子的運動，這就像是一個激光撞球遊戲，不過，科學上，我們稱它為「多普勒冷卻」。由此分子運動速度越來越慢，溫度也越來越冷。

激光還能激發分子，使分子在每次吸收後發出光子。但這些光子是隨機的方向發出，因此氟化鈣的整體動量不會改變。光子發射使分子的動量能保持下限，因為每一個發射都小小的「踢」了下分子，——這意味著分子仍然有一點「溫暖」。這個下限溫度被稱為多普勒極限。

超越極限：

為了超越極限，tarbutt的團隊使用一個磁場陷阱把分子引誘到固定位置，使它再次受到激光射擊。如果你想像一個在「山」底部的分子，山是勢能，激光把它推上山。在普通的世界裡，把球踢到山上會增加它的勢能，但會降低動能，因為它越接近頂部時速度會越慢。同樣的事情發生在氟化鈣分子的身上。分子的動能降低，溫度也降低到50微開。（這就是所謂的西西弗斯冷卻，西西弗斯是希臘神話中的人，被判處永遠要把巨石推上山，因為這塊石頭總是沒到山頂就滾下來）。

比記錄溫度更重要，也更獨特的是使用自然產生的物質。以前人們喜歡研究一些奇怪的東西，比如鉀銣。但是鉀銣和其他分子不會自然產生，鈣和氟原子是自然界中本來就存在的物質。所以不需要特殊的技術來製造它們，這就擴大了材料的範圍。自然界里有無數的材料可供選擇研究。

本文編譯：巧巧恬

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