美国麻省理工学院的物理学家们首次发现了“原子激光器”的增益过程。去年,该研究组证明可以利用玻色-爱因斯坦凝聚态产生相干原子束。目前,他们已观察到这种物质波可被放大。

与普通激光器依赖原子受激辐射光子一样,原子激光器依赖于“玻色受激辐射”来增强物质波的强度。原子激光器的研究具有重要的意义,会对原子印刷术、原子光学及精密测量等领域产生重大的影响。

玻色-爱因斯坦凝聚态是通过把稀薄的原子气体俘获并冷却到温度略高于绝对零度产生的,当原子气体的温度足够低的时候,原子的德布罗意波长变得可与原子间的距离相比拟,所有原子都“凝聚”成相同的量子态。

在新近的实验中,麻省理工学院的研究组把钠原子气冷却,使其温度仅仅略高于形成玻色-爱因斯坦凝聚态时的温度,然后再把原子突然冷却到转变温度之下。通过利用微弱的激光束照射原子,研究者可以在不干扰玻色-爱因斯坦凝聚态的形成过程的条件下,对该过程进行观测,从而使人们第一次可以对这种凝聚态的动态特性进行研究。

该研究组发现,处于凝聚态的原子的数量以一定的方式增加,这种方式只能用受激过程加以解释。当较多的原子转变成玻色-爱因斯坦凝聚态时,其它原子好像也愿意加入到这种凝聚态,这导致凝聚速度加快,直到所剩下的试图加入到这种凝聚态的原子的数量很少,进而使凝聚速度达到饱和时为止。

麻省理工学院的研究人员还发现玻色-爱因斯坦凝聚实际上形成得比理论预言的要快,他们认为,为解决理论和实验的差异,理论和实验都需要改进。

[侯春风译自Physics World,1998年第3期]