用埃维尔(Evil)博士在电影里的话说:“激光”。
奥斯汀·鲍尔斯(Austin Powers)电影的拍摄期间,埃维尔(Evil)博士在拍摄时的照片。
激光将狭窄,定向的光束聚焦在特定的点上,使其成为切割,燃烧,焊接的理想工具,或者在Evil博士的情况下,将其从鲨鱼上方射杀。这些活动都会产生热量或需要热量。激光束以光速行进,每小时超过6.7亿英里,使其成为宇宙中最快的事物。
那么,激光如何产生地球上最慢的东西呢?首先,重要的是要了解物体的温度与其速度之间的关系。东西越热,它所拥有的能量就越多,运动的速度就越快。即使看起来似乎完全静止的东西(例如笔或笔记本)也并非如此。在微观层面上,它们所构成的粒子正在快速移动。甚至对于众生来说都是如此。
让我们以树懒为例。如果放大组成这个著名的慢动物的身体的分子,您会看到它们的行为就像孩子在弹跳屋里跳来跳去。为什么?这种生物的身体约70%由水组成,而这些水分子以每小时数百英里的速度反弹。
激光冷却因此,在实验室实验中,我使用明亮的强激光来冷却物体似乎让人感到惊讶。我是一位物理学家,他对原子和分子在最低温下的行为感兴趣。这是量子力学统治的一个奇怪的世界。在这个领域中,粒子有时表现得像海洋中的波浪,并且不管您相信与否,它们有时可能同时位于两个不同的地方。
为了研究这种非同寻常的行为,我使用激光产生了冷原子原子云,这些云原子是地球上最冷的东西-我们称之为玻色-爱因斯坦凝聚物。当将一堆原子冷却到几乎绝对零(可能的最冷温度)时,原子开始服从量子力学并以令人惊讶的方式表现。
研究超冷原子云可能提供有关其他奇怪材料(如超导体)如何工作的线索。超导体的电性能比现有材料好得多,以至于有一天它们可能会被用来建造超高速列车。
创造地球上最慢的东西那么,激光究竟如何冷却出原子云呢?在实验室中,我们首先将激光照射在称为called的银白色金属原子上。这些非常热的原子被固定在1英尺宽的室内。但是在激光束作用下几秒钟后,它们冷却下来,减速并被困在腔室的中央。
这是怎么发生的?所有的光,包括激光,都由光子组成,光子是不断移动的能量包。当我们将激光照射到室内时,原子与光束中的光子流碰撞并减速并变冷,就像您试图在强风下真正快速运行时会发生这种情况。
这些微小的碰撞使原子云的温度下降到比绝对零高几百分之几的度。比华氏0度低459度。
但这还不足以使这朵云获得地球上最慢的事物的奖励。我们需要采取最后一步,将温度降低一点,这是物理学家称之为“ 蒸发冷却 ” 的技术。
首先,我们捕获所有原子,有时使用通过绕线缠绕的电流产生的磁场。这将创建一个容纳原子的无形孔:图片大理石位于碗的底部。然后,我们通过减小流过导线的电流来降低碗形力场的侧面。这样可以使更快,更热的原子从“碗”中移出并逃脱陷阱。
只有较慢的原子被遗忘了-它们确实超出了冻结范围:比绝对零高出百万分之一度的十分之一。云中的原子以慢速运动:如果它们沿直线移动而不是四处弹跳,则它们将需要一个小时才能穿越整个房间。为了进行比较,您体内的分子可能会在短短的一秒钟内冲破该房间。
实际上,我们寒冷的原子云中的原子以比蜗牛的速度还慢的速度运动,而该云是地球上最慢的东西。