该实验用于制造永久存在的冷气团。援引：F. Schreck等。

激光器自从发明以来已经成为物理学的宝贵工具。预计原子激光（用原子的量子波替代光波）可能具有类似的重要应用，例如构建超精确的时钟。由UvA的研究人员Florian Schreck领导的一个研究团队，现在已经在创造第一个连续原子激光器方面取得了重要进展。该小组的研究成果在本周早些时候发表在《Physical Review Letters》上。

在普通激光器中，光波形成所谓的相干态：当这些波从激光器出来时，它们都以完全相同的方式振荡，具有相同的频率和相同的相位。量子力学告诉我们，构成我们的粒子，如夸克、电子乃至整个原子也具有波的特性。但是原子也有相干态吗？或者创造一个激光器，能用原子来替代光吗？

这个问题的理论答案是 "可以", 这是任何一个物理学的学生都可以轻易证明的事实。事实上, 拥有这样一个装置将非常有用: 原子的集体振动可以用来测量精密原子钟。然而, 将理论转化为实际功能的装置并不像听起来那么简单。到目前为止通过从所谓的玻色-爱因斯坦凝聚体中提取原子束来创建原子激光，该凝聚体是指所有原子处于相同的量子波状态的非常低的温度下的气体云。但是，将原子置于相同的状态只能解决部分问题。对于大多数原子激光器的应用而言，它们需要连续工作。因此, 真正的挑战是使原子能迅速地进入相同的波状态, 这样原子激光就能连续供给这些相干粒子。

创建玻色-爱因斯坦凝聚体通常涉及在几十秒内的几个阶段的气体的冷却。然而, 所提取的原子激光只有在原子保持在凝结水中的情况下才会持续, 通常只有比几分之一秒更短的时间。在那之后，必须要有新的供应，这又需要几十秒，如此循环。

Schreck和他的团队，博士后Benjamin Pasquiou和博士生Shayne Bennetts和Chun-Chia Chen，现在建议通过分隔不同的冷却阶段而不是时间来实现持续的供应。每个阶段发生在不同的位置：原子在通往最终原子激光束产生的地方的途中被普通激光器冷却。该团队巧妙地利用锶的特性来做到这一点，锶是一种具有合适电子结构的元素，在“移动中”时，它可以一步一步慢慢冷却。

Schreck和他的合作者们运用他们的方法，现在已经成功地实现了持续冷却的第一阶段，使得气体团永久存在。这比以前的任何尝试都要冷得多，且密度更高。他们进一步表明，他们的方案提供了足够多的冷原子，与创造的连续存在的玻色-爱因斯坦凝聚体相容。最后一步当然是使用这种永久性冷凝物制造原子激光器——根据Schreck的说法，这一步应该在明年进行。这将实现他的梦想：创造一个原子激光器，永不停止的进行补给。

来源： https://phys.org/news/2017-12-atom-laser.html

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