【德科学家研制可极度压缩光量子气体 为开发高灵敏度传感器铺平道路】科技日报：德国波恩大学的研究人员研制了一种可以极度压缩的光量子气体。他们的结果证实了量子物理核心理论的预测。这些发现还将为可测量微小的力的新型传感器指明方向。这项研究近日发表在《科学》杂志上。

气体通常由在空中快速旋转的原子或分子组成，它与光非常相似。组成光的最基本的粒子就是光量子，简称光子。在某些方面，光子的行为类似于粒子。这些光子也可以被视为一种气体，但是，它的行为有些不同寻常：至少在理论上，我们可以在特定条件下几乎不费力气地压缩它。

波恩大学应用物理研究所（IAP）的研究人员现在首次在实验中证明了这种效果。IAP的朱利安·施密特博士解释说：“为了做到这一点，我们将光量子储存在一个由镜子制成的小盒子里。里面放的光子越多，光子气体的密度就越大。”

通常的情况是：气体密度越大，就越难压缩。堵塞的气泵也是如此：起初活塞可以很容易地被往下推，但到一定程度，即使施加很大的力，它也很难再进一步移动。

然而，此次实验发现，这种情况在某个时间点上突然发生了变化：一旦光子气体超过了特定的密度，它就可以突然被压缩，几乎没有阻力。施密特解释说，这种效应源于量子力学的规则。原因是这些光量子表现出一种“模糊性”，即它们的位置有点模糊。当它们在高密度下彼此非常接近时，光子开始重叠，压缩这样的量子简并态气体变得容易得多。

如果重叠足够多，光子会融合形成一种超级光子，即玻色—爱因斯坦凝聚态。简而言之，这个过程可以比作水的冻结：在液体状态下，水分子是无序的；而在冰点，则会有冰晶形成，最终无数冰晶合并成延伸的、高度有序的冰层。“有序冰岛”也是在玻色—爱因斯坦凝聚体形成之前形成的，随着光子的进一步增加，它们会变得越来越大。

只有当这些“岛”扩大并有序延伸到包含光子的整个镜盒时，凝聚态才会形成。这可以比作一个湖，在这个湖上，独立的漂浮冰岛最终结合在一起形成了一个统一均匀的表面。

为了创造一种具有可变粒子数和明确温度的气体，研究人员使用了“热浴”：将分子插入镜盒中，以吸收光子。随后，它们发出新的光子，这些光子的温度略低于300开尔文（26.85摄氏度），大约是室温温度。

光子气体的密度通常不均匀，某些地方的粒子比其他地方多得多。为了克服这一障碍，研究人员在一个平底镜盒中捕捉光子，从而首次创造出均匀的光子气体。

力是什么？在量子场论中，力是在场或粒子之间传递的。主宰着物质的性质与行为的基本粒子（比如电子），与传递物质粒子之间相互作用的基本粒子（比如光子）是两类不同的粒子，这一区别是德国物理学家汉斯·贝特与意大利物理学家恩里科·费米在1932年提出的。
不同的基本粒子不仅有不同的电荷与质量，在另外一种性质上也不相同，那就是自旋。之所以给这个性质起名为“自旋”，是因为20世纪20年代一些物理学家认为电子就像一个带电的小球，绕着一根轴自转，就像地球在围绕太阳公转的同时绕着地轴自转一样。电子其实并不是这样运动的，但“自旋”这个名字沿用了下来。自旋其实表示了一个粒子的内禀角动量（角动量可以理解为物体旋转的动量），但不只是一个粒子绕着一根轴自转那么简单。这么说吧，如果真要采用绕轴自转的比方，我们就需要设定电子绕着轴转两周才能回到原来的位置。电子的自旋量子数为1/2，因此只能取两个自旋取向中的一个：在磁场中，它只能“指向”两个方向，要么向上（+1/2），要么向下（–1/2）。根据电子自旋的这一特性，可以把它归为基本粒子中的费米子一类，“费米子”的名字取自恩里科·费米。物理学家发现，所有的物质粒子都是费米子。传递力的粒子则是另一类粒子，被称为玻色子，以印度物理学家萨蒂延德拉·纳特·玻色的名字命名，其自旋量子数为整数。光子的自旋量子数为1。
在量子场论中，电子之间的相互作用是通过电磁场来传导的，而且表现为光子的交换。交换光子改变了电子之间的相对运动速度和方向，让它们互相远离。我们看不见在它们之间交换的光子，因此这种光子被称为“虚光子”，但“虚”并不代表它们不真实存在。在此基础上物理学家们建立起来了量子物理的“标准模型”，物质粒子被分成三“代”夸克和轻子，其中第一代包括上夸克、下夸克、电子和电子中微子，它们组成了构成我们日常生活中普通物质的原子，以及原子间的相互作用。原则上，谁也不能说不可能存在第四代基本粒子，但已经有一些实验证据和强有力的理论计算表明，这三代粒子就是所有可能存在的粒子了。除了物质粒子之外，我们还必须加上负责在它们之间传递相互作用的粒子，它们包括无质量的光子（传递电磁力），W粒子与Z粒子（传递弱力）和8种无质量、有色的胶子（传递色力）。希格斯玻色子是标准模型中的最后一种粒子。

2月18日，普天电子城孵化器“投资人工作站”启动仪式暨投融资交流培训会成功举办。此次培训会由普天电子城孵化器总经理助理吴汉宁主持，入驻企业代表及普天电子城孵化器全体员工共15人参加了培训会。
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