第三百五十八章 这章其实揭示了一个真相（上）
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冷原子研究。
从字面就不难看出，这是指在超低温的条件下研究原子的工作。
高中化学没有挂科的同学应该知道。
原子的温度，最直接的反映是原子的速度。
也就是二者呈现正相关。
常温下。
原子运动速度是很快的，跟亚索似的滑来滑去，问号根本跟不上它们。
而要研究原子的物理性质，需要一个稳定的不会乱跑的单原子或者原子集团。
所以呢。
在研究原子的时候，就需要把原子冷却下来，也就是把它们给‘冻住’。
通常情况下，研究需要原子的温度在μK附近。
但是由于成本问题，很多时候并不需要整个实验装置都处于μK的温度下。
所以正常的做冷原子的课题组，都会使用激光来冷却原子。
也就是冷却很小的一块区域。
后世一些日料店也喜欢整这种活，不过他们不是冷却而是加热——把一块鲜牛肉的中间部位烤熟，其他部位都是生的，美其名曰炙心牛肉刺身。
这种吃法徐云倒是没多大偏见，但一片要五十多块钱就很挑战人智商的底线了.......
话题再回归原处。
目前冷却激光的原理大多都是多普勒冷却，原理较为复杂，此处就不多赘述了。
总之这玩意儿能把原子的温度降到很低很低。
但降温的最终结果只是给原子减速，原子虽然慢了下来，但它们依旧无序的散落在冷却区域的各处。
就像你圈定了很长一条的高速公路，让其中的车子都失去了动力停在原处，但想要研究这些车子，还需要把它们给聚集到一起才行。
所以这时候呢，就要上另一个技术手段了。
那就是磁-光囚禁阱。
磁-光囚禁阱简称磁光阱，代号MOT。
在《自然》杂志2019年评选出的百大微观实验中，磁光阱位列第58位，是一个非常非常精妙的实验设计。
它利用了磁场和光场，慢慢的将微粒变得可控可聚集起来。
MOT具体的方法是在z方向上安装一对反亥姆霍兹线圈，则在xy平面上是沿径向分布的磁场。
正中心磁场为0，在磁场不为0的地方，会产生塞曼分裂。
塞曼分裂的能级为ΔE=gμBBz/?，而能级噼裂的大小与磁场大小有关，磁场大小与空间位置有关。
所以在存在MOT的情况下，二能级原子会受到一个Fmot的力。
此时施加两束对射的圆偏振光，当磁场正向时，相较于σ+的光，σ-的光失谐小，更接近与原子共振。
因此原子会沿着σ-的光传播方向移动到磁场接近0的位置。
磁场负向的地方则相反，最终还是会将原子推向磁场接近于0 的地方。
最终。
原子就会被囚禁在磁场为0的点上。
这个原理非常简单，也非常好理解。
MOT可以聚集很多的原子，一次大约可以聚集千万以上的量级，同时原子密度也会比较大，大概在10^9/cm^3左右。
就相当于有一辆铲车，把停在高速路上的所有汽车都‘推’到了一起。
当然了。
传统MOT的实验对象是原子，实验的时候加入的都是原子气体——没错，都是气体。（气态金属原子这概念不知道现在的课本上讲过没有，印象中应该是有的）
而与原子不同，徐云他们此次需要考虑的是孤点粒子。
二者无论是在体积还是难度上都无法同一而论，只是孤点粒子同样为电中性，所以孤点粒子是极少数可以用MOT原理进行凝聚的微粒。
不过说一千道一万，这终究只是理论上的可行性。
能不能成功将孤点粒子基态化，还需要看最终的实操环节。
“陆教授。”
操作台边，徐云正在和陆朝阳介绍着自己的实验思路：
“我的想法是这样的，首先，我们在束流通道的内部利用倏逝波构造出一个不均匀光强的光场。”
“接着呢，再根据光场分布，去铺设相同趋势的电场。”
“如此一来，每个点倏逝波产生偶极力的不同，便会让微粒不停的‘蹦跶’。”
“每‘蹦跶’一次，我们就略微降低囚禁电场，原子之间的静电斥力就会让带电微粒散开，外侧的粒子就会逃逸。”
“而孤点粒子，则由于没有静质量也没有带电性的原因，将会永久性的保存在通道内。”
徐云的这个方案用人话...用通俗点的话来说，就相对于现实里的抖簸箕。
铅离子碰撞后的微粒，就相当于掺杂了泥土、种子、虫子、杂草的混合物。
想要将它们分类，最好的办法就是抖簸箕。
只要设计好合适的孔洞大小，最终总是能抖出来你需要的东西——无外乎具体的力度和孔洞直径罢了。
当然了。
这种解释只是为了方便理解，对于陆朝阳这种业内人士来说，需要考虑的远远不止抖动那么简单。
只见他沉默片刻，抬头看向徐云：
“思路大致可行，但是小徐，我有一个问题啊。”
说着陆朝阳左右手各伸出一根食指，指尖对指尖碰了碰：
“你看，指尖和指尖接触，就好比是两道束流互相碰撞，这个环节不存在什么争论，但是.......”
随后陆朝阳将左手原本卷曲的大拇指伸平，和已经伸出的食指形成了一个等于号的姿势，接着两根手指的指面互相碰了碰：
“但是小徐，你有没有考虑过相同束流内....也就是运动方向相同的铅离子，可能因为电场原因而出现碰撞或者激发的情况呢？”
“如果内部重离子发生碰撞，那么后续的方向就不可控了。”
边上一位正在打下手的男生闻言，也颇为赞同的点了点头。
陆朝阳的疑问同样不难理解。
就好比在正面战场上，两支军队正在互相发射导弹，彼此导弹的轨迹都是射向的对方。
但若是在导弹飞行的途中，天地之间忽然额外多出了一股来自非运动方向的力，并且这股力大到了足以影响导弹的轨迹......
那么这样一来，就很可能会出现一种情况：
未碰到敌方导弹之前，己方导弹先一步被改变了线路，内部发生了碰撞。
这种碰撞的后果虽然同样属于爆炸，但显然没有任何价值——发射导弹的目的是为了杀伤敌人，而不是单纯的看烟花。
因此这种情况......
确实必须考虑在内。
否则整个实验就成笑话了，徐云的威信也会受到极大的影响。
不过徐云对这个情况显然早有准备，只见他拿起笔，很快在纸上写下了一个式子：
ψ∝exp?(?|x|/x0)。
接着在式子下方画了一横，便不再说话。
看着这道式子，陆朝阳的眼中微微浮现出一丝错愕：
“这是......”
过了几秒。
他忽然哎呀了一声，重重一拍自己的额头：
“哎呀....你看看，我怎么把delta势阱给忘了，OKOK，小徐，那我没问题了。”
徐云脸上的表情没什么变化，不过微微翘起的嘴角，还是隐隐暴露出了他的内心小得意。
没错。
聪明的同学想必已经看出来了。
上头的那个公式，正是1维空间中单个原子束缚态的波函数。
根据这个波函数，可以很清晰的判断出一个情况：
当两个原子的距离小于两倍原子半径的时候，反对称态的能量E＞0，对称态能量=0。
而自由电子的能量，同样也是0。
这就意味着在这个情况下，对称态已经不稳定了，电子可以飞到无穷远。
因此当两个铅离子靠近的时候，它们自然就会分解，而非发生碰撞。
也就是在这个时候，它们不能被看成是玻色子。
分解的能量和碰撞的能量，完全是两个不同的量级。
不过话说回来。
陆朝阳会出现这种误判和他的能力没多少关系，而是与实验涉及的方向有关。
粒子物理实验中其实是不包括玻色-爱因斯坦凝聚态相关的，二者某种意义上甚至可以说是两个极端。
如果不是孤点粒子的特殊性，陆朝阳平时压根不会接触这方面的内容。
所以他会出现一些思路上的错误倒也正常。
理越辨越明嘛。
随后徐云又和陆朝阳探讨了一些流程上的问题，无误后便开始了实验的布置。
冷原子的制取需要高量级的真空，一般都在1x10^-10mbar左右。
好在如今不是1850年，想要构筑出这样的一个真空环境还是不难的。
“唐飞博士。”
徐云看了眼手中的花名册，念出了一个人名：
“反亥姆霍兹线圈就麻烦你去布置了。”
徐云口中的唐飞是个三十岁出头的男子，带着一副金丝眼镜，留着一头短发，看上去很精干。
唐飞是整个项目组中年龄仅次于陆朝阳的成员，也是科大培养出来的博士生，现在是科大某研究所的新锐骨干。
其实以徐云现有的地位，他是请不到唐飞这样已经毕业工作并且能力不低的学长的。
只是恰好唐飞目前正处于提副研究员的关键期，需要一些曝光和成果来丰满履历。
于是便通过潘院士的介绍顺利入了徐云小组，让徐云捡了个漏。
并且今后即便分组，他也会跟着徐云来搞项目。
眼下得到徐云的指示，唐飞连忙表情一正：
“没问题，交给我吧。”（说件很好玩的事情，如果不是我校验的时候改了错别字，你们会看到‘嫁给我吧’......）
待唐飞离去后。
徐云继续下达了指示：
“李若安，你去负责射频场的调试。”
“收到！”
“杨堃博士，你去负责倏逝波。”
“明白！”
“张晗学姐，你负责观测波包——记得把参数设定到13.2的奇数倍。”
“好嘞！”
“叶纸学妹，你去点外卖，口味你定，不要芹菜和香菜。”
“OK！”
将任务分配完毕后。
徐云便和陆朝阳一起，在操作台等待了起来。
这年头为了保证项目组细化分工后能获得高效率的正反馈，很多项目组都逐渐开始配备了点差器：
这玩意儿大概有两个一块钱硬币那么大，上头有一个按钮和一个防误触开关。
完成任务后把防误触的开关解除，再按一下按钮，主显示台就会在对应的项目下方出现一个绿点，提示负责人XX块任务完成了。
据说...据说啊，燕京某大学的项目组还用上了穿山甲的语音包，魔性的不行。
徐云这次的课题组便配备了一套点差系统。
随着时间的推移。
徐云面前的七个光点逐渐由红开始变绿。
过了大概二十分钟左右。
所有光点尽数变成了绿色，一旁的陆朝阳打了个响指：
“OK，小徐，可以召唤七龙珠了。”
徐云：“........”
没去管身边这个逗比，徐云深吸一口气，通过主麦克风说道：
“各成员注意，现在即将开始孤点粒子的基态实验，倒计时三...二...一.....”
“开始！”
在说完开始的瞬间。
徐云便按下了主控台上的开关。
嗡嗡嗡——
一个量级密度比第一次还要小点的束流从束流管冲出。
并且与第一次不同的是。
在10^-12秒内，便有一道预置的倏逝波场笼罩住了它们。
休~
一股肉眼不可见的辐射压力出现。
与此同时。
第一波铅离子开始发生碰撞。
彭——
两颗铅离子如同肯尼迪的脑袋一样瞬间炸裂，各种东西从中飞出。
接着又过了10^-12秒。
反亥姆霍兹线圈通电，一道强度和倏逝波相同的磁场降临。
大量微粒开始失谐，一颗又一颗的飞出轨道。
飞出的粒子被引导着打到了靶材上，最终以电子或者光子的姿态落幕。
唯独只有几种电中性的基础粒子除外：
中微子、胶子、光子、希格斯粒子、Z玻色子。
这五种粒子要么是无法捕捉，要么捕捉难度很大，自己就会主动离开通道。
而除了基础粒子之外。
就剩下了其他一些电中性的复合粒子，种类极少。
比如由一个+2?3的上夸克，和两个?1?3电荷的下夸克组成的中子。
又比如X射线粒子。
其中X射线粒子的本质其实就是光子，可以不用管它。
中子则可以通过含硼聚乙烯吸收——这属于低量级的辐射俘获，不会发生核裂变.....
当一系列操作完成后。
通道之内还剩下了另一个不带电的复合粒子。
它叫做.......
Λ超子。
代号.......
4685。
.........。
冷原子研究。
从字面就不难看出，这是指在超低温的条件下研究原子的工作。
高中化学没有挂科的同学应该知道。
原子的温度，最直接的反映是原子的速度。
也就是二者呈现正相关。
常温下。
原子运动速度是很快的，跟亚索似的滑来滑去，问号根本跟不上它们。
而要研究原子的物理性质，需要一个稳定的不会乱跑的单原子或者原子集团。
所以呢。
在研究原子的时候，就需要把原子冷却下来，也就是把它们给‘冻住’。
通常情况下，研究需要原子的温度在μK附近。
但是由于成本问题，很多时候并不需要整个实验装置都处于μK的温度下。
所以正常的做冷原子的课题组，都会使用激光来冷却原子。
也就是冷却很小的一块区域。
后世一些日料店也喜欢整这种活，不过他们不是冷却而是加热——把一块鲜牛肉的中间部位烤熟，其他部位都是生的，美其名曰炙心牛肉刺身。
这种吃法徐云倒是没多大偏见，但一片要五十多块钱就很挑战人智商的底线了.......
话题再回归原处。
目前冷却激光的原理大多都是多普勒冷却，原理较为复杂，此处就不多赘述了。
总之这玩意儿能把原子的温度降到很低很低。
但降温的最终结果只是给原子减速，原子虽然慢了下来，但它们依旧无序的散落在冷却区域的各处。
就像你圈定了很长一条的高速公路，让其中的车子都失去了动力停在原处，但想要研究这些车子，还需要把它们给聚集到一起才行。
所以这时候呢，就要上另一个技术手段了。
那就是磁-光囚禁阱。
磁-光囚禁阱简称磁光阱，代号MOT。
在《自然》杂志2019年评选出的百大微观实验中，磁光阱位列第58位，是一个非常非常精妙的实验设计。
它利用了磁场和光场，慢慢的将微粒变得可控可聚集起来。
MOT具体的方法是在z方向上安装一对反亥姆霍兹线圈，则在xy平面上是沿径向分布的磁场。
正中心磁场为0，在磁场不为0的地方，会产生塞曼分裂。
塞曼分裂的能级为ΔE=gμBBz/?，而能级噼裂的大小与磁场大小有关，磁场大小与空间位置有关。
所以在存在MOT的情况下，二能级原子会受到一个Fmot的力。
此时施加两束对射的圆偏振光，当磁场正向时，相较于σ+的光，σ-的光失谐小，更接近与原子共振。
因此原子会沿着σ-的光传播方向移动到磁场接近0的位置。
磁场负向的地方则相反，最终还是会将原子推向磁场接近于0 的地方。
最终。
原子就会被囚禁在磁场为0的点上。
这个原理非常简单，也非常好理解。
MOT可以聚集很多的原子，一次大约可以聚集千万以上的量级，同时原子密度也会比较大，大概在10^9/cm^3左右。
就相当于有一辆铲车，把停在高速路上的所有汽车都‘推’到了一起。
当然了。
传统MOT的实验对象是原子，实验的时候加入的都是原子气体——没错，都是气体。（气态金属原子这概念不知道现在的课本上讲过没有，印象中应该是有的）
而与原子不同，徐云他们此次需要考虑的是孤点粒子。
二者无论是在体积还是难度上都无法同一而论，只是孤点粒子同样为电中性，所以孤点粒子是极少数可以用MOT原理进行凝聚的微粒。
不过说一千道一万，这终究只是理论上的可行性。
能不能成功将孤点粒子基态化，还需要看最终的实操环节。
“陆教授。”
操作台边，徐云正在和陆朝阳介绍着自己的实验思路：
“我的想法是这样的，首先，我们在束流通道的内部利用倏逝波构造出一个不均匀光强的光场。”
“接着呢，再根据光场分布，去铺设相同趋势的电场。”
“如此一来，每个点倏逝波产生偶极力的不同，便会让微粒不停的‘蹦跶’。”
“每‘蹦跶’一次，我们就略微降低囚禁电场，原子之间的静电斥力就会让带电微粒散开，外侧的粒子就会逃逸。”
“而孤点粒子，则由于没有静质量也没有带电性的原因，将会永久性的保存在通道内。”
徐云的这个方案用人话...用通俗点的话来说，就相对于现实里的抖簸箕。
铅离子碰撞后的微粒，就相当于掺杂了泥土、种子、虫子、杂草的混合物。
想要将它们分类，最好的办法就是抖簸箕。
只要设计好合适的孔洞大小，最终总是能抖出来你需要的东西——无外乎具体的力度和孔洞直径罢了。
当然了。
这种解释只是为了方便理解，对于陆朝阳这种业内人士来说，需要考虑的远远不止抖动那么简单。
只见他沉默片刻，抬头看向徐云：
“思路大致可行，但是小徐，我有一个问题啊。”
说着陆朝阳左右手各伸出一根食指，指尖对指尖碰了碰：
“你看，指尖和指尖接触，就好比是两道束流互相碰撞，这个环节不存在什么争论，但是.......”
随后陆朝阳将左手原本卷曲的大拇指伸平，和已经伸出的食指形成了一个等于号的姿势，接着两根手指的指面互相碰了碰：
“但是小徐，你有没有考虑过相同束流内....也就是运动方向相同的铅离子，可能因为电场原因而出现碰撞或者激发的情况呢？”
“如果内部重离子发生碰撞，那么后续的方向就不可控了。”
边上一位正在打下手的男生闻言，也颇为赞同的点了点头。
陆朝阳的疑问同样不难理解。
就好比在正面战场上，两支军队正在互相发射导弹，彼此导弹的轨迹都是射向的对方。
但若是在导弹飞行的途中，天地之间忽然额外多出了一股来自非运动方向的力，并且这股力大到了足以影响导弹的轨迹......
那么这样一来，就很可能会出现一种情况：
未碰到敌方导弹之前，己方导弹先一步被改变了线路，内部发生了碰撞。
这种碰撞的后果虽然同样属于爆炸，但显然没有任何价值——发射导弹的目的是为了杀伤敌人，而不是单纯的看烟花。
因此这种情况......
确实必须考虑在内。
否则整个实验就成笑话了，徐云的威信也会受到极大的影响。
不过徐云对这个情况显然早有准备，只见他拿起笔，很快在纸上写下了一个式子：
ψ∝exp?(?|x|/x0)。
接着在式子下方画了一横，便不再说话。
看着这道式子，陆朝阳的眼中微微浮现出一丝错愕：
“这是......”
过了几秒。
他忽然哎呀了一声，重重一拍自己的额头：
“哎呀....你看看，我怎么把delta势阱给忘了，OKOK，小徐，那我没问题了。”
徐云脸上的表情没什么变化，不过微微翘起的嘴角，还是隐隐暴露出了他的内心小得意。
没错。
聪明的同学想必已经看出来了。
上头的那个公式，正是1维空间中单个原子束缚态的波函数。
根据这个波函数，可以很清晰的判断出一个情况：
当两个原子的距离小于两倍原子半径的时候，反对称态的能量E＞0，对称态能量=0。
而自由电子的能量，同样也是0。
这就意味着在这个情况下，对称态已经不稳定了，电子可以飞到无穷远。
因此当两个铅离子靠近的时候，它们自然就会分解，而非发生碰撞。
也就是在这个时候，它们不能被看成是玻色子。
分解的能量和碰撞的能量，完全是两个不同的量级。
不过话说回来。
陆朝阳会出现这种误判和他的能力没多少关系，而是与实验涉及的方向有关。
粒子物理实验中其实是不包括玻色-爱因斯坦凝聚态相关的，二者某种意义上甚至可以说是两个极端。
如果不是孤点粒子的特殊性，陆朝阳平时压根不会接触这方面的内容。
所以他会出现一些思路上的错误倒也正常。
理越辨越明嘛。
随后徐云又和陆朝阳探讨了一些流程上的问题，无误后便开始了实验的布置。
冷原子的制取需要高量级的真空，一般都在1x10^-10mbar左右。
好在如今不是1850年，想要构筑出这样的一个真空环境还是不难的。
“唐飞博士。”
徐云看了眼手中的花名册，念出了一个人名：
“反亥姆霍兹线圈就麻烦你去布置了。”
徐云口中的唐飞是个三十岁出头的男子，带着一副金丝眼镜，留着一头短发，看上去很精干。
唐飞是整个项目组中年龄仅次于陆朝阳的成员，也是科大培养出来的博士生，现在是科大某研究所的新锐骨干。
其实以徐云现有的地位，他是请不到唐飞这样已经毕业工作并且能力不低的学长的。
只是恰好唐飞目前正处于提副研究员的关键期，需要一些曝光和成果来丰满履历。
于是便通过潘院士的介绍顺利入了徐云小组，让徐云捡了个漏。
并且今后即便分组，他也会跟着徐云来搞项目。
眼下得到徐云的指示，唐飞连忙表情一正：
“没问题，交给我吧。”（说件很好玩的事情，如果不是我校验的时候改了错别字，你们会看到‘嫁给我吧’......）
待唐飞离去后。
徐云继续下达了指示：
“李若安，你去负责射频场的调试。”
“收到！”
“杨堃博士，你去负责倏逝波。”
“明白！”
“张晗学姐，你负责观测波包——记得把参数设定到13.2的奇数倍。”
“好嘞！”
“叶纸学妹，你去点外卖，口味你定，不要芹菜和香菜。”
“OK！”
将任务分配完毕后。
徐云便和陆朝阳一起，在操作台等待了起来。
这年头为了保证项目组细化分工后能获得高效率的正反馈，很多项目组都逐渐开始配备了点差器：
这玩意儿大概有两个一块钱硬币那么大，上头有一个按钮和一个防误触开关。
完成任务后把防误触的开关解除，再按一下按钮，主显示台就会在对应的项目下方出现一个绿点，提示负责人XX块任务完成了。
据说...据说啊，燕京某大学的项目组还用上了穿山甲的语音包，魔性的不行。
徐云这次的课题组便配备了一套点差系统。
随着时间的推移。
徐云面前的七个光点逐渐由红开始变绿。
过了大概二十分钟左右。
所有光点尽数变成了绿色，一旁的陆朝阳打了个响指：
“OK，小徐，可以召唤七龙珠了。”
徐云：“........”
没去管身边这个逗比，徐云深吸一口气，通过主麦克风说道：
“各成员注意，现在即将开始孤点粒子的基态实验，倒计时三...二...一.....”
“开始！”
在说完开始的瞬间。
徐云便按下了主控台上的开关。
嗡嗡嗡——
一个量级密度比第一次还要小点的束流从束流管冲出。
并且与第一次不同的是。
在10^-12秒内，便有一道预置的倏逝波场笼罩住了它们。
休~
一股肉眼不可见的辐射压力出现。
与此同时。
第一波铅离子开始发生碰撞。
彭——
两颗铅离子如同肯尼迪的脑袋一样瞬间炸裂，各种东西从中飞出。
接着又过了10^-12秒。
反亥姆霍兹线圈通电，一道强度和倏逝波相同的磁场降临。
大量微粒开始失谐，一颗又一颗的飞出轨道。
飞出的粒子被引导着打到了靶材上，最终以电子或者光子的姿态落幕。
唯独只有几种电中性的基础粒子除外：
中微子、胶子、光子、希格斯粒子、Z玻色子。
这五种粒子要么是无法捕捉，要么捕捉难度很大，自己就会主动离开通道。
而除了基础粒子之外。
就剩下了其他一些电中性的复合粒子，种类极少。
比如由一个+2?3的上夸克，和两个?1?3电荷的下夸克组成的中子。
又比如X射线粒子。
其中X射线粒子的本质其实就是光子，可以不用管它。
中子则可以通过含硼聚乙烯吸收——这属于低量级的辐射俘获，不会发生核裂变.....
当一系列操作完成后。
通道之内还剩下了另一个不带电的复合粒子。
它叫做.......
Λ超子。
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