低温激光治疗(低温光热治疗)低温激光治疗(低温光热治疗)
在发射激光和用光轰击分子之后，科学家们聚集在摄像机周围，检查结果。通过观察这些冷分子的膨胀程度，他们几乎立刻就会知道它们是否走上了正确的轨道，通过第一个冷却(也就是慢下来)--一种特别复杂的六原子分子--除了光什么都不使用，从而绘制出量子科学的新路线。
哈佛大学道尔研究集团(Doyle Research Group)博士后研究员德巴安·米特拉(Debayan Mitra)说，“当我们一开始做这个项目时，我们很乐观，但不确定我们是否会看到一些能显示出非常显著效果的东西。”“我们认为我们需要更多的证据来证明我们确实在冷却分子，但是当我们看到这个信号时，它就像‘是的，没人会怀疑’。它很大，它就在那里。”
由米特拉和研究生纳撒尼尔·B·维拉斯领导的这项研究是发表在“纽约时报”上的一篇新论文的重点。科学。其中，小组介绍了一种将低温技术与直接激光相结合的新方法来冷却非线性多原子分子氧化钙(Caoch)。3)略高于绝对零度。
科学家们认为，他们的实验标志着第一次用激光冷却了这样一个复杂的大分子，并说它为量子模拟和计算、粒子物理和量子化学开辟了新的研究途径。
“这类分子的结构在化学和生物系统中无处不在，”亨利·B·西尔斯比(Henry B.Silsbee)物理学教授、论文的资深作者约翰·M·多伊尔(John M.Doyle)说。“完美地控制它们的量子态是一项基础研究，可以揭示自然界中这些基本的量子过程。”
使用激光控制原子和分子--这是量子计算机的最终组成部分--自20世纪60年代以来一直被使用，并从此彻底改变了原子、分子和光学物理学。
这项技术的工作原理是向它们发射激光，使原子和分子从光中吸收光子，然后向相反的方向后退。这最终会减慢他们的速度，甚至阻止他们前进。当这种情况发生时，量子力学成为描述和研究它们运动的主要方式。
多伊尔说：“我们的想法是，在光谱的一端，有一些量子态很少的原子。”因此，这些原子很容易被光控制，因为它们在吸收和发射光后通常保持在相同的量子状态，他说。“分子的运动不会发生在原子中--振动和旋转。当分子吸收和发射光时，这个过程有时会使分子旋转或内部振动。当发生这种情况时，它现在处于不同的量子状态，吸收和发射光不再有效(以冷却它)。我们必须‘使分子冷静下来’，在它能够以我们想要的方式与光相互作用之前，消除它的额外振动。”
科学家--包括来自Doyle集团的科学家--他们是哈佛物理系的一部分，也是哈佛--麻省理工学院超超原子中心的成员--已经能够用光来冷却一些分子，比如双原子和三原子分子，每个分子都有两个或三个原子。
另一方面，多原子分子则要复杂得多，而且由于所有的振动和旋转，操纵起来要困难得多。
为了解决这个问题，这个小组使用了他们开创的一种方法来冷却双原子和三原子分子。研究人员建立了一个密封的低温室，将氦冷却到4开尔文以下(在华氏接近零下450度)。这个房间实质上是一个冰箱。正是在这个冰箱里，科学家们发明了分子穴3。从蝙蝠一开始，它的移动速度就比平时慢得多，这使它成为进一步冷却的理想选择。
接下来是激光。他们打开两束光束从相反的方向射向分子。这些反传播的激光引发了一种被称为“西西弗斯冷却”的反应。米特拉说，这个名字很贴切，因为在希腊神话中，西西弗斯受到惩罚，他不得不把一块巨大的巨石掷上一座小山，直到他接近山顶时，它才会滚落下来。
米特拉说，同样的原理也发生在分子身上。当两个相同的激光束向相反的方向发射时，它们形成一个驻波光。有些地方的光线不那么强烈，有些地方的光线更强。这波形成了分子的隐喻山。
他说：“分子从反传播激光束形成的小山底部开始爬山，仅仅是因为它有一些动能，当它爬上那座山时，它的速度慢慢地转化为势能，然后减速，然后减速，直到它到达山顶，那里的动能是最慢的。”
在这一点上，分子移动更接近一个区域的光强度是高的，在那里，它将更有可能吸收一个光子，并滚动回相反的一面。“他们所能做的就是一次又一次地这样做，”米特拉说。
通过查看放置在密封室外的摄像机的图像，科学家们就可以检查这些分子云在系统中传播时膨胀了多少。云的宽度越小，它所拥有的动能就越少--因此它就越冷。
进一步分析数据，他们看到了多么寒冷。他们把它从22毫微米升到了1毫微米。换句话说，仅仅是小数点的千分之一以上的绝对零度。
在论文中，科学家们提出了使分子更冷的方法，并在一系列现代物理和化学研究前沿为分子打开了一些大门。科学家解释说，这项研究证明了他们的方法可以用来冷却其他精心挑选的复杂分子，以帮助推进量子科学。
米特拉说：“我们在这里所做的是在某种程度上扩展了技术的发展。”“人们一直在争论我们是否会有足够好的技术来控制量子层面的复杂分子。这个特殊的实验只是一个垫脚石。”
