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物理学家建造了世界上第一台费米子显微镜

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这项工作的作者之一的物理学家劳伦斯·切尤克（Lawrence Cheyuk）

在麻省理工学院（MIT）设立了激光光学/ 《科学技术日报》的物理学家，建造了世界上第一台费米子显微镜。使用两个具有不同波长的激光进行实验冷却后，40 K 钾原子的能量水平进一步降低。在这种情况下，费米子会发出光子，这些光子会被显微镜捕获并拍照。

我们所知道的一切都由玻色子和费米子组成。费米子形成物质-这些夸克构成质子和中子，它们本身就是费米子以及轻子（电子，介子，τ轻子，中微子）。玻色子是相互作用的载体（光子，胶子，W和Z玻色子，以及相同的希格斯玻色子）。

在哈佛大学，科学家于2009年成功建立了玻色子显微镜，并于2010年在量子光学研究所重复了他们的工作。马克斯·普朗克。但是直到现在，还不可能在显微镜下看到费米子。保利禁令的原则受到干扰根据这个原理，在一个封闭的量子系统中，两个或多个相同的费米子（具有半整数自旋的粒子）不能同时处于同一量子态。因此，试图冷却费米子云的事实导致它们全部以不同的能级排列，并且不可能进一步冷却具有最高能量的粒子。



在2015年5月发表的一篇论文中，一组研究人员谈论了他们的成就。团队负责人Martin Zwirline对此实验进行了描述：“我们希望实现以前的团队能够对玻色子进行的处理。但是事实证明，使用费米子很难做到这一点-它们不那么容易冷却。”

科学家使用两个激光，创建了一个网状网络，其中捕获了费米子并将其保存在细胞中，就像在“能量井”中一样。逐渐冷却导致费米子气体达到接近绝对零的温度，并且各个费米子可以在网络的单元中长时间保存。在此期间发射的光子被显微镜捕获。

Zwirline说：“这意味着我知道费米子在哪里，相对而言，我可以用镊子将它们移动到任何地方，并在其中做出任何图案。” 由于处于分离的细胞中，费米子不会相互影响，并且泡利原理也无法阻止它们正确冷却。

正如研究人员所解释的那样，他们的工作可以帮助进一步推动高温超导体的产生，因为这种显微镜可以将电子（也是费米子）的研究提高到一个新的水平。另外，持有和移动单个费米子的能力与创建量子计算机的技术直接相关。

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