单层原子制成最薄镜子

仙仙

镜子通常是由金属或镀膜玻璃制成的，如今，仅由几百个原子就可构成世界上最薄的镜子。


德国马克斯·普朗克量子光学研究所的Jun Rui和同事在《自然》发表研究称，他们用单层铷原子制造了一面镜子，并相信这是有史以来最轻的镜子。


首先，研究小组在室温下用激光冷却（利用激光和原子的相互作用使原子运动减速以获得超低温原子的高新技术）的方法，冷却了几百个铷-87原子。


“把原子想象成篮球，把光子想象成乒乓球，通过将足够多的光子射向铷原子，每一个光子的微小作用力集合起来可以减慢原子的速度。”Rui分析道。


接下来是蒸发冷却阶段，这一过程可将原子的温度降低到10毫微开尔文左右。然后研究人员通过在一个方向上施加精确的磁场分离出一层原子。


Rui说，原子通常会随机分散在空间中而不是紧密排列，它们各自与光相互作用。但是在孤立层的有序晶格中，原子间的相互作用使集体的光学性质发生了改变。


“当原子间的间距很小时，它们不会独立发光，而会相互干扰。结果会形成一个二维平面，可以反射照在上面的光。”Rui说。


该反射镜的工作原理是将偏振光照射到原子所在的真空中，研究人员检测了这一原理，并测量了其反射回的光量。


Rui表示，进一步探索光介导的原子间相互作用，可能会在量子光学领域带来新发现。比如，“它可以用来设计此前不存在的量子态”。（徐锐）