14个价电子的单个铒原子“捕获”

奥地利因斯布鲁克大学研究团队首次利用光镊技术，捕获了拥有14个价电子的单个铒原子。他们认为，未来可利用铒复杂的电子结构，深入探索粒子之间更加细微的相互作用，开发出一系列具有创新性的量子科学实验。相关论文发表在26日出版的《物理评论快报》上。

图为铒原子冷却装置的一部分。激光器发出的光用于捕获铒原子。图片来源：奥地利因斯布鲁克大学

光镊利用紧密聚焦的激光束来操控小到单个原子的微观物体。与光学晶格相比，光镊技术可以更大的自由度和自定义的几何形状，实时重置原子的排列方式。

团队透露，此前利用光镊技术只能“擒获”那些拥有一两个价电子的简单原子，最新进展为研究拥有多个价的复杂电子提供了一种全新方法。

除了成功捕获铒原子外，团队还开发出了利用铒不同内部状态的成像方法。通过诱导不同波长的荧光，他们实现了两种独特的成像技术：一种是利用蓝色光谱实现的超快群体分辨成像技术，这是光镊物理学领域的一项新技术；另一种是利用黄色光谱实现的几乎可以无损观察物体的成像技术。

在这些进展的基础上，新成像方法为研究量子系统开辟了新途径。科学家将能在不干扰原子量子态的情况下，密切监测原子的行为。而且，由于观测速度足够慢，他们还能对系统进行连续探测。