科学家们首次成功地测量了一种奇异的原子结合

据了解，这种相互作用可以用来操纵冷得令人难以置信的原子，并且这种效应还可能在分子如何在空间形成方面发挥作用。这些发现最近发表在《Physical Review X》上。

正负电荷

一个带正电的原子核被电中性原子中带负电的电子所包围，这些电子像云一样环绕着原子核。“如果你现在打开一个外部电场，这种电荷分布就会发生一点变化，”研究人员Philipp Haslinger教授说道，“正电荷向一个方向略微移动，负电荷向另一个方向略微移动，原子突然有了一个正面和一个负面，它被极化了。”

因为光只是一个变化极快的电磁场，这种极化效应也可能用激光来实现。当许多原子位于彼此附近时，激光使它们都以同样的方式精确地偏振，要么是正极在左负极在右，要么是反过来。这两种情况下，两个相邻的原子都会向彼此的方向移动相反的电荷并形成一种吸引力。

原子阱的实验

研究论文第一作者Mira Maiwöger指出：“这是一种非常微弱的吸引力，所以你必须非常小心地进行实验才能测量它。如果原子有很大的能量并且快速移动，难么吸引力就会立即消失。这就是为什么使用了超冷原子云。”

原子首先被捕获并在一个原子芯片上的磁性陷阱中冷却，这种技术是在Atominstitut的Jörg Schmiedmayer教授的小组中开发的。然后，研究人员们关闭诱捕器并释放出自由落体的原子。原子云是“超冷”的，不到百万分之一开尔文，但它有足够的能量在下落过程中膨胀。然而如果在这一阶段用激光束对原子进行偏振从而在它们之间产生一种吸引力，那么原子云的膨胀就会减慢--这就是测量吸引力的方法。

量子实验室和空间

Matthias Sonnleitner说道：“用激光束偏振单个原子基本上不是什么新鲜事。然而，我们实验的关键之处在于，我们首次成功地将几个原子以一种可控的方式偏振在一起并在它们之间产生一种可测量的吸引力。”他为该实验奠定了理论基础。

这种吸引力是控制冷原子的一个补充工具。但它在天体物理学中也可能是重要的。Philipp Haslinger说道：“在浩瀚的太空中，小的力量可以发挥重要作用。在这里，我们能够首次表明，电磁辐射能在原子之间产生一种力，这可能有助于对尚未解释的天体物理学情况进行新的说明。”