法科学家首次直接测量范德华力

根据物理学家组织网络的一份报告，法国国家科学研究中心的研究人员在最新一期的《物理评论快报》中写道，他们首次直接测量了两个原子之间的范德华力。此外，测量中使用的技术也可以用来制造量子逻辑门，这在量子计算机中非常有用。范德瓦尔斯力是中性原子间瞬时静电相互作用产生的一种弱力，以其发现者荷兰物理学家约翰尼斯·迪德里克·范德瓦尔斯的名字命名。许多物质的“每一次运动”都与这种力有关:正是这种力使大多数气体分子聚集在一起；也正是这种力量使得壁虎的脚趾紧紧地贴在光滑的墙壁上。然而，这种微弱的力只有当原子紧紧地“依偎”在一起时才会显现出来，所以科学家们到目前为止还没有直接测量这种力。现在，法国科学家使用两个激光器将一对原子紧紧地“依偎”在一起，并使用第三个激光器测量它们之间的范德华力。在最近的实验中，科学家们选择里德堡原子作为他们实验的一部分，里德堡原子是一种高激发态原子，其价电子被激发到高量子态。里德堡原子非常大，它的一个电子处于高电荷状态。此外，这些原子之间的力比许多其他原子对之间的力更强，这就是为什么这种力可以在更远的距离测量，使里德堡原子成为测量范德华力的理想选择。研究人员首先向一对里德堡原子发射两束光，使它们粘在一起。然后他们向这两个原子发射第三束激光，使它们以特定的频率振荡。通过测量这种振荡，他们可以用数学方法来计算两个原子之间的范德华力。此外，科学家通过测量基态和激发态之间的振荡发现，两个原子之间的距离对于测量范德华力非常重要。如果距离太近，一个原子的激发态会破坏另一个原子的激发态。如果距离太远，两个原子之间的力就会变得太弱而无法测量。因此，科学家使用第三束激光作为光镊，将两个原子之间的距离调整到最适合测量的距离。该研究小组还强调，用于测量范德瓦尔斯力的技术也能使振荡原子演化成完全相干的状态，这意味着该技术有望用于制造量子逻辑门，这在量子计算机中非常有用。主编用“如果你在附近，你就不好；如果你在远处，你就是在抱怨。”这句话最适合范德瓦尔斯。当人们在努力计算人际交流的亲密程度时，范德瓦尔斯告诉每个人，所有事物之间都有这样一个平衡点。事实上，除了壁虎，在生活中不难发现范德华力——手机保护膜之所以能靠近屏幕就是因为它。这项新技术已经实现了直接测量，接下来需要做的是更好地理解它的机理，并利用它存在于分子之间而不受外界环境影响的特性创造出一些新奇的东西，比如《不可能的任务4》中不可靠的“爬壁手套”。