离子对撞机(离子对是什么)

图片由Katz等人提供。

量子化学是化学的一个分支，探索量子力学在化学体系中的应用。该领域的研究可以帮助我们更好地理解量子态中原子对或原子团的行为以及它们相互作用产生的化学反应。

许多量子化学研究集中于量子态中原子对之间的相互作用。虽然其中一些工作收集了有趣的见解，但它们往往受到缺乏观察和控制单个原子碰撞结果的可用技术的限制。

魏茨曼科学研究所的研究人员一直在试图设计新的更先进的工具来研究一对原子之间的基本相互作用。在最近发表在《自然物理》杂志上的论文中，他们介绍了一种基于量子逻辑的新技术，可以用来研究超冷中性原子与冷离子之间的相互作用。

“当原子在短距离内被提出时，它们可以经历几个过程，如能量释放或化学反应，这些过程由量子力学控制，”进行这项研究的一名研究人员告诉Phys.org，他现在在杜克大学。“以前设计的方法可以用来研究这些过程，但它们需要光学访问和控制至少一个原子，这反过来严重限制了可以研究的原子种类和一系列相互作用。我们的工作缓解了这一要求，并允许我们仅使用一个额外的原子作为探针来研究许多原子对之间的相互作用。

本质上，研究人员冷却了激光，然后捕获了一对离子和一簇中性原子。利用电磁场，离子被捕获在保罗阱中。另一方面，中性原子被囚禁在光学晶格中，可以随意把它们带入和带出保罗陷阱。

“我们测量了第二个陷阱作为探针& # 39；离子逻辑& # 39；关于马克学习单& # 39；化学离子& # 39；与中性原子的相互作用，”卡茨解释道。“具体来说，当一个化学离子在放热(能量释放)的过程中，通过与原子的相互作用获得能量时，会推动“逻辑离子”，这在我们的实验构型中，其次是光的荧光。对来自逻辑离子的这种荧光的检测揭示了关于其他离子和原子所经历的过程的信息。

Katz和他的同事最近的工作为研究以前难以或不可能通过实验探索的过程开辟了新的可能性。例如，他们在论文中介绍的技术可以用于测量新的效应，其中原子和离子特征的运动以量子干涉为特征。使用以前开发的工具，这些影响将难以观察和检查。

“在这项工作中已经看到了这种效应的暗示，这反映在Sr+和87Rb之间不同同位素相互作用的测量的横截面差异中，但这项技术不限于这个例子，可以应用于研究许多其他对的量子效应，”Katz补充道。“我们计划应用同样的技术来研究其他过程，比如旋转交换和化学反应。

除了使用他们的技术研究其他过程，Katz和他的同事们计划收集更多关于量子干涉效应的证据。这将使他们能够进一步评估基于量子力学的工具在研究原子之间的基本相互作用方面的潜力。

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