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  德国科学家在11月24日出版的《自然》杂志上报告称,他们成功让光子形成“玻色—爱因斯坦凝聚”,创造出一种全新的光源。新方法可让科学家设计出新型紫外或X射线激光器,从而制备出功能更强的计算机芯片。

  玻色—爱因斯坦凝聚是物质的一种奇特状态,处于这种状态的大量原子行为会像单个粒子一样。此前,玻色—爱因斯坦凝聚已在几个物理体系中被观测 到,但科学家认为它不可能出现在光子中。这是因为当光子被冷却到某一点上,它将不再辐射出可见光范围内的光,而仅仅发射出不可见的红外线光子,同时其辐射 密度会下降,温度越低,光子的数量越少,科学家很难得到玻色—爱因斯坦凝聚出现所需要的冷却光子的数量。

  波恩大学的科学家让一束光线在两面高度反光的镜子间来回跳跃,并在两个反射镜面之间放置冷却的色素分子溶液。光子会周期性地同这些色素分子发生 碰撞,在碰撞中,分子先“吞下”光子接着又“吐出”它们。参与研究的科学家马丁·威茨解释说,在这个过程中,光子表现出溶液的温度,并且整个过程没有光子 损失。接着,研究人员通过激光激活色素溶液,增加了两面镜子之间光子的数量。这使科学家能够将冷却的光子紧密地聚集在一起,使它们形成一个“超级光子”。

  这种光子玻色—爱因斯坦凝聚是一种全新的光源,其有些特征同激光相似。但与激光相比,它们也有自身的优势。简·卡拉斯表示,目前还没有能够发射出极短波长光(比如在紫外线或X射线范围内)的激光器,而使用光子玻色—爱因斯坦凝聚应该可以做到。

  芯片产业或许也会因此受益。芯片制造商一般使用激光将逻辑电路制成半导体材料,所得半导体结构的精准度由激光波长和其他因素限定,长波激光不如 短波激光适合精准性要求高的工作。而X射线的波长比可见光更短,从原理上来讲,X射线激光器应该允许制造商在同样的硅材料表面应用更复杂的电路,这将使他 们制备出新一代高性能的芯片并最终研制出功能更强大的计算机。这个过程也可应用于光谱学或光伏电池等领域。(记者刘霞)

  总编辑圈点

  1924年由玻色提出并被爱因斯坦肯定和完善的玻爱凝聚,指的是在接近绝对零度条件下所有原子整齐划一的情形。然而,早期的相 关研究步履维艰。直到上世纪90年代,激光冷却和囚禁中性原子技术的突破才使玻爱凝聚成为现实。此后,世界各国的数十家实验室相继实现了多种元素的玻爱凝 聚。可以说,“物质第五态”已经开始进入实际应用的快车道。光子的玻爱凝聚今天便极大地拓展了我们在芯片制造、精密测量和纳米技术等领域的想像空间。

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