【正见新闻网2017年09月15日】
科学家们正在突破极限。通过两个步骤的激光冷却过程，物理学家能够将一氟化钙的分子温度降低到创记录的水平，突破了原先无法逾越的障碍。 数十年前，粒子物理学家们已经可以将单个原子冷却到接近绝对零度，从而开辟了一个全新的研究领域。而当前这一最新突破也同样打开了一扇门，科学家们得以进一步了解当原子组合在一起形成分子时又会是何种状态。
这一创记录的冷却过程是由伦敦帝国理工学院冷物质中心的科研人员进行的，与以前冷却原子的过程并非完全不同。
一个运动中的粒子就会是热粒子。这也意味着，无论是冷却原子还是分子，只需减缓其运动即可。
为达到这一目的，可采取的方法之一是利用原子吸收或释放光子的行为，因为在吸收或释放光子的过程中，原子可能会失去部分动量。
研究者们使用一种调谐至特定频率的激光，对象是被磁场囚禁在特定范围内的原子。
如果原子向远离光束的方向运动，它所看到的光频率由于多普勒效应而略微向光谱的红端偏移。如果原子朝向光束运动，那么其遭遇的频率会向蓝端偏移。
如果能获得正确的频率，就意味着以某个速度朝向激光运动的原子能够吸收一个光子，从而将它的一个电子提升至一新能级。那么当该电子能级下降时，就会向任意方向释放一个光子。
如果多个粒子都如此的话，这种光子的释放就意味着整体上原子的动量被减少，从而运动速度会逐渐下降。
这种被称为“多普勒冷却”的方法只能将粒子冷却到某一程度，因为原子在囚禁范围内得到的能量会抵消其通过释放光子而失去的能量。
使用其它各种技术可以将单个原子冷却到低于所谓的“多普勒极限”，物理学家们可借此获得一个令人震惊的温度：1开尔文的1万亿分之50，或高于绝对零度的0.00000000005度。
但到目前为止，物理学家们只能设法使低温的原子构成分子，或者将现有的氟化锶分子冷却到高于多普勒极限的某一温度。
当原子结合成更为复杂的系统时，在同样的冷却技术下，其反应就不那么可靠了。
为突破这一极限，科研人员将一些一氟化钙分子置于一个磁场和激光相结合的环境中，称为“磁光阱”。
这足以将其冷却到多普勒极限。为进一步冷却，科研人员使用了被称为“西西弗斯冷却”（Sisyphus cooling）的第二种技术。
还记得希腊神话中的故事吗？柯林斯国王西西弗斯命中注定要将一块巨石推上山，只是为了让其从山的另一侧滚落下去，如此循环往复，就因为他是一个喜欢杀害自己的客人的统治者。
这一无休止的例行工作正是能够使粒子耗尽其能量的手段。
物理学家们不是使用大山，而是使用了一对两极分化的激光，从而逼迫粒子爬上一座“能量山”，在这一过程中失去其动量。借助这一方法，他们能够将一氟化钙分子的温度降低到50微开尔文，换句话说，就是比绝对零度高出百万分之50度。
这个温度距离我们能够将单个原子冷却到的温度还相差甚远，但与以前将氟化锶分子冷却到400微开尔文的记录相比，已经向前迈进了一步。
绝对零度这一理论上的温度墙就像齐诺分子物理悖论 – 我们只能将运动的粒子之能量减少一部分，而让一个粒子完全失去热量是不可能做到的。
但是，科研人员朝向那一无止境的目标所做出的努力，使得我们能够对粒子的细节进行前所未有的研究，能够展现出我们所不熟悉的新的运行状况，也让我们得以探究将多个粒子聚集在一起的力是如何出现的。
毫无疑问，这一新的发展拓展了人类的知识，使得科研人员能够更好地了解基础层面上的化学过程。
该研究发表于《自然物理学》杂志。