激光，激光和我們的日常生活有什么關(guān)系？“沒(méi)有激光這日子可不好過(guò)，我們?cè)诖蛴C(jī)、CD播放器、指針、測(cè)量設(shè)備等中都需要使用激光。激光之所以如此特殊，是因?yàn)樗鼈兪褂玫氖窍喔晒獠ǎ杭す鈨?nèi)部的所有光都完全同步振動(dòng)。同時(shí)，量子力學(xué)告訴我們，像原子這樣的粒子也可以被認(rèn)為是波。因此，我們可以建造包含物質(zhì)相干波的原子激光器?！笨茖W(xué)家們解釋說(shuō)。但是，科學(xué)家能否使這些物質(zhì)波持續(xù)下去，以便在應(yīng)用中使用它們呢？一個(gè)來(lái)自荷蘭的物理學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)用實(shí)驗(yàn)證明，完全可以。
原子激光器的基本概念是玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體，簡(jiǎn)稱(chēng)BEC，自然界中的基本粒子有兩種：費(fèi)米子和玻色子。費(fèi)米子是像電子和夸克一樣的粒子，是構(gòu)成我們物質(zhì)的基石。玻色子最著名的例子是光子，但物質(zhì)粒子也可以結(jié)合形成玻色子，也就是說(shuō)整個(gè)原子的行為就像光粒子一樣。玻色子之所以如此特殊，是因?yàn)樗鼈兛梢栽谕粫r(shí)間處于完全相同的狀態(tài)，或者用更專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ)來(lái)表述：它們可以“凝聚”成相干波。當(dāng)物質(zhì)粒子發(fā)生這種凝聚時(shí)，物理學(xué)家稱(chēng)其為玻色-愛(ài)因斯坦凝聚。
事實(shí)上，在物理學(xué)家能夠制造出連續(xù)激光器之前，普通的光學(xué)激光器也是以脈沖形式制造的。但是，盡管光學(xué)激光器的發(fā)展非常迅速，第一臺(tái)連續(xù)型激光器在脈沖激光器問(wèn)世后的六個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)出來(lái)，但對(duì)于原子激光器來(lái)說(shuō)，連續(xù)型激光器在25年多的時(shí)間里仍然是天方夜譚。問(wèn)題很明顯：BEC非常脆弱，當(dāng)光線(xiàn)照射到它們時(shí)，它們會(huì)很快被摧毀。然而，光的存在對(duì)凝結(jié)效應(yīng)至關(guān)重要：要將物質(zhì)冷卻到百萬(wàn)分之一度，需要使用激光冷卻其原子。因此，BEC僅限于短暫的爆發(fā)，無(wú)法連貫地維持它們。
荷蘭的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已成功解決了創(chuàng)造連續(xù)玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體的難題。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示：“在以前的實(shí)驗(yàn)中，原子的逐漸冷卻都是在一個(gè)地方完成的。在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們決定將冷卻步驟不是在時(shí)間上而是在空間上展開(kāi)，我們讓原子在通過(guò)連續(xù)冷卻步驟的過(guò)程中移動(dòng)。最后，超冷原子到達(dá)了實(shí)驗(yàn)設(shè)施的中心，在那里它們可以用來(lái)在BEC中形成相干物質(zhì)波。但是，當(dāng)這些原子是由于使用了新的原子，新的原子已經(jīng)開(kāi)始補(bǔ)充BEC。通過(guò)這種方式，我們可以讓這一過(guò)程繼續(xù)下去——基本上是永遠(yuǎn)持續(xù)下去?！?br>在解決了創(chuàng)造連續(xù)玻色愛(ài)因斯坦凝聚體這一關(guān)鍵問(wèn)題后，科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)確定了下一個(gè)目標(biāo)：利用激光創(chuàng)造穩(wěn)定的物質(zhì)輸出光束。一旦他們的激光器能永遠(yuǎn)工作，而且還能永遠(yuǎn)產(chǎn)生穩(wěn)定的光束，就再也沒(méi)有什么能阻擋技術(shù)應(yīng)用的道路了。