为什么激光能使原子“冷却”下来V5

1997年，又有一位美籍华人获得了物理学的最高奖——诺贝尔物理学奖，他就是美国斯坦福大学时年50岁的物理学教授朱棣文。他在物理学上所做出的突出成就是用激光使原子“冷却”下来，然后捕获它们，并让原子按照人们的意愿运动。

为什么激光能使原子“冷却”下来？人们操纵原子有什么用处？

原来，物质是由分子、原子等组成的，而分子、原子处在完全无规则的运动状态中。在室温条件下，气体中的分子、原子的运动速度是超音速的（大约在332米/秒以上），比一般的喷气式飞机还快。为了捕获这些瞬息万变的原子，首先就要使它们的运动速度变慢，而变慢就意味着气体温度下降。只有使原子“冷却”到很低的温度时，人们才有可能捕获和控制原子。

激光与普通光源发出的光不同，它可以把很高的能量集中照射到很小的一个范围内。利用这种特性，人们已经制成了用于激光加温和激光手术的许多器件。当激光用于“冷却”原子时，先让一束激光迎着原子的运动方向照射到原子上去，原子与每一个光子碰撞后都会减少一点速度。当原子与许许多多光子碰撞后，速度就会大大减缓下来，从而使温度降低。当温度非常低时，用非常微弱的力量就可以捕获原子。

利用激光“冷却”原子，可以制造出非常精确的原子钟。假设一个人刚出生时，原子钟开始计时，那么当这个人年过80时，这个钟所显示的时间与标准时间的误差还不到五百万分之一秒。现在用于全球定位的卫星上都装有原子钟，有了这些原子钟，人们可以通过卫星确定世界上任何地方所处的方位，精确度在1米以内。当人们利用光纤对数据进行传输时也需要使用原子钟，因为光纤传播信号的速度很快，在相隔万里之遥的两地，只有原子钟才能保证电脑的同步运行。

关键词：原子 激光冷却 原子钟