极化原子间微弱引力首次测得

有望在量子和天体物理学领域发挥作用

科技日报北京8月2日电 （记者刘霞）奥地利科学家首次借助激光，让几个原子同时极化，使原子两侧分别带正电荷和负电荷，从而能相互吸引，形成一种非常特殊的键合态，并对其进行了测量。这一研究发表于《物理评论X》杂志，有望在量子和天体物理学领域发挥作用。

在呈电中性的原子内，带正电的原子核被带负电的电子包围，这些电子就像云一样围绕在原子核周围。如果施加外部电场，电荷分布会稍微变化：正电荷朝一个方向轻微移动，负电荷朝另一方向轻微移动，原子突然呈现出带正电荷的一边和带负电荷的一边——被极化。

研究人员解释说，鉴于光是变化非常快的电磁场，激光也有可能产生这种极化效应：当几个原子彼此相邻时，激光以完全相同的方式使它们极化，左右两侧分别带正负电荷，相邻原子因此能相互吸引。

上述效应已经被理论预测很长一段时间，在最新研究中，维也纳技术大学与因斯布鲁克大学合作，首次成功测量了原子之间这种奇异的相互吸引力。原子首先被捕获并在原子芯片上的磁阱中冷却，然后关闭磁阱，原子被释放且自由下落。尽管原子云是“超冷”的，但它的能量足够其在下落过程中膨胀。如果在此阶段原子被激光束极化，它们之间产生吸引力，则原子云的膨胀会减慢，可以借此测量原子间的吸引力。

研究论文第一作者、维也纳技术大学的米拉·迈沃格指出，用激光束使单个原子极化并非新鲜事，但最新实验的关键在于，首次成功以可控方式让几个原子一起极化，并测量它们之间的吸引力。这种吸引力有助于操纵极冷原子，在量子力学以及在天体物理学领域都很重要。在浩瀚太空中，小力可以发挥大作用，有助于为某些天体物理场景提供新解释。