原子的電子排列在能量殼中。就像舞臺上的音樂會觀眾一樣，每個電子占據(jù)一張椅子，如果它的所有椅子都被占用，則無法降到較低層。原子物理學的這一基本性質(zhì)被稱為泡利不相容原理，它解釋了原子的殼結(jié)構(gòu)、元素周期表的多樣性以及物質(zhì)宇宙的穩(wěn)定性。
現(xiàn)在，麻省理工學院的物理學家以一種全新的方式觀察了泡利不相容原理或泡利阻塞：他們發(fā)現(xiàn)這種效應可以抑制原子云散射光的方式。
通常，當光子穿過原子云時，粒子可以像臺球一樣相互撞擊，向各個方向散射光子以輻射光，從而使云可見。然而，麻省理工學院的團隊觀察到，當原子被過冷和超壓縮時，泡利效應開始發(fā)揮作用，粒子散射光的空間更小。相反，光子會流過，而不會被散射。
在他們的實驗中，物理學家在鋰原子云中觀察到了這種效應。隨著它們變得更冷和更密集，原子散射的光越來越少，并且逐漸變暗。研究人員懷疑，如果他們能夠?qū)l件進一步推向絕對零的溫度，云將變得完全不可見。
該團隊的研究結(jié)果發(fā)表在《科學》雜志上，代表了對泡利阻塞對原子光散射影響的首次觀察。這種效應是在 30 年前預測的，但直到現(xiàn)在才觀察到。
麻省理工學院約翰·D·亞瑟物理學教授沃爾夫?qū)?middot;凱特勒 (Wolfgang Ketterle) 表示：“總體而言，泡利阻塞已經(jīng)得到證實，并且對于我們周圍世界的穩(wěn)定來說絕對是必不可少的。”“我們觀察到的是泡利阻塞的一種非常特殊和簡單的形式，它可以防止原子發(fā)生所有原子自然會做的事情：散射光。這是首次明確觀察到這種效應存在，它顯示了物理學中的一個新現(xiàn)象。”
Ketterle 的合著者是主要作者和前麻省理工學院博士后 Yair Margalit、研究生 Yukun Lu 和 Furkan Top PhD '20。該團隊隸屬于麻省理工學院物理系、麻省理工學院-哈佛超冷原子中心和麻省理工學院電子研究實驗室(RLE)。
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