科學人雜誌
物理學

超冷分子的加熱奧秘

2021-01-01 帕達維奇-卡拉翰(Karmela Padavic-Callaghan)
雷射能讓分子慢下來,讓我們瞥見量子規則。
人類由於尺度大,溫度又高,因此很難直接觀察到量子作用。為此,物理學家使用雷射,把原子冷卻到只比絕對零度高出兆分之一度。這會減慢原子的運動,好讓我們看到它們遵循著量子物理的規則。但事實證明,要冷卻由多原子構成的分子是非常困難的:這些超冷分子往往會暗自再次加熱,因此研究人員無法繼續追蹤它們,物理學家稱這種現象為「超冷分子損失」。最近有研究指出這個過程是如何發生,成果發表在2020年7月的《自然.物理》。未參與這項研究的美國科羅拉多大學波爾德分校物理學家葉軍(Jun Ye)評論,若能更加掌握並觀察超冷分子,將有助於科學家逐步組裝量子機器。但是在這個過程中,分子會自行加熱是一大障礙。葉軍是超冷分子實驗的先驅,他很早就觀察到其中的反應(屬於量子化學,而非量子物理),會以某種方式來加熱分子。這項研究的共同主持人、哈佛大學研究員劉俁(Yu Liu)指出,他們團隊早已計畫探究這些反應,但是他說:「我們在這個過程中看到的現象,便回答了這個問題。」也就是超冷分子損失。研究團隊減慢了分子之間的化學反應,以觀察處於「錯合物」狀態的分子行為,這種狀態發生在反應過程的中段,也就是分子完全轉變成生成物之前。因為分子...

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