王如泉:奋战在原子物理前沿的青年学者

“我们的超冷分子实验装置的设计是最先进的，”王如泉自信地说。“物理研究所的装置拥有世界上唯一的高效磁转移装置，为未来的超冷分子实验提供了最好的实验环境。”

王如泉的团队于2015年初在中国成功实现了第一个钠23 BEC，拥有107个BEC原子，BEC寿命为80秒，处于国际*水平。同样，2015年成功实现了8fT/√Hz的单通道磁场测量灵敏度，处于国内领先水平和世界一流水平。

作为一名年轻的科研工作者，他的人生轨迹和奋斗经历证明了“天才来自勤奋”这句名言。

“我于1996年从中国科技大学的试点班毕业。这个班是由初级学院组织的，由科技大学本科生中的尖子生组成。基础本科课程是根据数学系和物理系的标准教授的，”他说。这种学习经验为今后的研究工作奠定了坚实的数学基础。

大学毕业后，王如权获得了美国耶鲁大学的奖学金，并进入耶鲁大学物理系攻读博士学位。在获得博士学位期间，他向马克·卡塞维奇教授学习冷原子物理学。

“卡塞维奇教授是1997年诺贝尔物理学奖获得者朱棣文教授最杰出的学生之一。朱棣文获得诺贝尔奖的关键实验“原子喷泉”是由卡塞维奇在斯坦福大学攻读博士期间完成的，这个实验已经成为现代最复杂的原子钟——原子喷泉钟的原型。卡塞维奇教授在原子干涉仪领域做出了杰出的贡献。他的基于原子干涉仪的超高灵敏度重力仪和陀螺仪已经成为相应领域中最灵敏的仪器，并得到了美国国防部高级研究计划局(DARPA)项目的高度关注和支持。卡塞维奇教授的原子干涉仪方案也已成为各国原子干涉仪方案的标准。”王如泉非常尊敬他的老师。

在耶鲁大学，卡塞维奇教授选择玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)作为王汝泉的方向。BEC是冷原子物理学中最困难的实验。1995年，美国国家标准局和麻省理工学院的一个团队首次在铷87和钠23中实现了这一技术。它很快在2001年获得了诺贝尔物理学奖。

王汝泉选的李7原子的是领域最困难的实验之一。由于锂7原子物理性质的缺陷，只有美国莱斯大学和法国巴黎师范大学的两个实验室付出了巨大的代价才实现了这一目标。

“为了解决实验中的难题，我创造了微型磁阱，这是世界上一项重要的技术。微型磁阱将传统磁阱的功耗降低了3个数量级。我用不到10瓦的功耗获得了其他实验室需要几十千瓦才能获得的性能，从而完美地解决了锂7原子BEC实验中的难题，成功地实现了世界上第三个锂7原子的BEC。同时，微型磁阱由于其强大的性能和极低的功耗，也是空间站超冷原子实验的理想选择。”王如泉说，他的优异表现赢得了老师的赞赏，成为他最崇拜的学生之一。

2006年，王如权毅然回到中国科学院物理研究所工作。2010年1月，他成功实现了物理研究所的第一个BEC和中国的第五个BEC。物理研究所的BEC是中国第一个采用自制激光和真空系统的BEC，为超冷原子相关技术的国产化积累了丰富的经验。

“与此同时，物理研究所的BEC大大改进了单真空室BEC装置的性能，与斯坦福大学的单真空室BEC和国家标准局相比，实现在105的BEC原子数量分别增加了1到2个数量级。单腔BEC由于其简单的真空和光路系统，为BEC实验的推广提供了良好的基础王如泉说道。

王如泉以其勤奋和开拓精神很快获得了中国科学院物理研究所的科技新人奖。

“超冷分子的研究是近年来原子和分子物理学的前沿领域。分子的固有电偶极矩为量子操控提供了重要手段，是量子计算的理想物理系统。然而，由于其非常复杂的能级结构，分子很难实现激光冷却，从而使分子的量子简并性一直没有实现王如泉瞄准了这个前沿领域。

2008年，国家标准局的教授和金教授合作用超冷铷87原子和钾40原子合成了基态钾铷分子，获得了超冷钾铷分子气体。然而，由于钾和铷分子的稳定性，还没有实现进一步的蒸发冷却。人们很快注意到，如果选择钠23原子和钾40原子，这个困难是可以克服的。

目前，一些世界一流的大学和研究机构，如美国的麻省理工学院和德国的马克斯·普朗克研究所，正在努力实施这一计划，预计将在几年内完成原子和分子物理学领域的这一里程碑式的工作。

“我们的团队也加入了这一研究方向，并于2015年初在中国成功实现了首个钠23 BEC。107个BEC原子的数量和80秒的BEC寿命处于国际*水平。”王如泉很快取得了突破。

2003年，普林斯顿大学的Romalis团队在激光泵浦原子磁力仪领域取得了重大突破。他们利用无自旋碰撞弛豫机制将传统光泵原子磁力仪的灵敏度提高了两个数量级，并与超导量子干涉装置(SQUID)一起成为最灵敏的磁力仪。

鉴于超高灵敏度磁强计在反潜、探矿和医疗领域的重要应用价值，王如泉的团队是中国第一个跟踪这一方向的团队。在极其有限的资金和人员支持的基础上，经过几年的努力，他们在2015年成功实现了单通道磁场测量灵敏度8fT/√Hz，达到了普雷斯顿团队的水平，在中国处于领先水平，在世界处于领先水平。

一个又一个挑战世界的难题，一个又一个攀登世界最高峰，一个又一个实现突破。王汝泉在中国原子物理学的前沿领域有着广阔的前景。让我们期待王如泉尽他最大的努力为国家的原子物理学做出更多的贡献。