激光冷却中性等离子体首次问世

《科学日报》北京1月7日电(记者刘霞)据《新闻周刊》网站近日报道，科学家们首次创造出一种被激光冷却的中性等离子体，其温度为零下273摄氏度，比深空低50倍左右。发表在《科学》杂志上的最新研究为在白矮星和木星中心等极端环境中研究等离子体开辟了新的可能性。

激光通常被认为主要用于加热，但事实上，激光也可以用于冷却物理系统。在实验中，来自英国莱斯大学的汤姆·基利安和他的同事使用10种不同波长的激光冷却中性等离子体。在固体、液体和气体之后，等离子体是物质的第四种基本状态，通常在极热的地方(如太阳)产生。

研究人员使用一组激光来蒸发锶金属。这些激光捕获并冷却了一组原子。然后他们用第二组激光电离这些超冷气体，激光脉冲将这些气体转化为等离子体，等离子体迅速膨胀，然后消散。

基利安解释道:“如果一个粒子(原子或离子)在运动，我会用激光束来阻止它的运动。当粒子散射激光束中的光子时，它获得动量来减慢速度。诀窍在于确保光子总是从与粒子运动相反的激光中散射出来。”

1999年，基利安在国家标准和技术研究所进行博士后研究，并启动了一种电离方法，从激光冷却气体中产生中性等离子体。从那以后，他一直在寻找使等离子体变冷的方法。最新的研究使他20年的探索成为现实。目前，他们正试图产生更冷的等离子体。

基利安说:“我们将尝试开发新的温度探测器来测量更冷的温度。如果我们能把温度降低到足够低而不使密度太低，这个系统将形成一个晶体等离子体，维格纳晶体，它被认为是以离子的形式存在于白矮星的中心。”

基利安说，当科学家们研究出如何冷却原子气体时，他们打开了“超冷世界”的大门，这使他们能够将原子气体冷却到绝对零度以上约百万分之一度，“量子力学开始发挥作用”通过研究超冷等离子体，他们希望回答物质在高密度和低温的极端条件下如何表现的基本问题。