Page 74 - 世界学

058 世 界学 Shi Jie Xue

低的温度，另一方面还要求原子体系处于气态。
虽然玻色 - 爱因斯坦凝聚很难理解也很难制作。但它们也有许多非常有趣的特

性，比如它们可以有异常高的光学密度差。一般来说凝聚的折射系数是非常小的，
因为它的密度比平常的固体要小得多。但使用激光可以改变玻色 - 爱因斯坦凝聚的

原子状态，使它对一定的频率的系数骤增。这样光速在凝聚内的速度就会骤降，甚
至降到数米每秒。所以会用玻色 - 爱因斯坦凝聚来降低光速。

自转的玻色 - 爱因斯坦凝聚可以作为黑洞的模型，入射的光不会逃离。凝聚也
可以用来“冻结”光，这样被“冻结”的光在凝聚分解时又会被释放出来。由此可

以造出“液态光”。
凝聚体是一种新的物态，可用单一波函数描写，可研究这种原子波的相干效应
以及相应的原子激光和原子光学。玻色 - 爱因斯坦凝聚态所具有的奇特性质，不仅

对基础研究有重要意义，在芯片技术、精密测量和纳米技术等领域，也都有很好的
应用前景。

华裔物理学家朱棣文，曾因研究出激光冷却和磁阱技术这一有效的制冷方法，
而与另两位科学家分享了 1997 年的诺贝尔物理学奖。
12.费米子凝聚态

由于没有任何两个费米子能拥有相同的量子态，费米子的凝聚一直被认为不可

能实现。物理学家找到了一个克服以上障碍的方法，他们将费米子成对转变成玻色
子。费米子对起到了玻色子的作用，所以可让气体突然冷凝至玻色—爱因斯坦凝聚
态。这一研究为创造费米子凝聚态铺平了道路。

根据“费米子凝聚态”研究小组负责人德博拉·金的介绍，“费米子凝聚态”
与“玻色 - 爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态，但处于“费米子凝聚态”

的物质不是超导体。量子力学认为，粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分
成两大类：一类是费米子，得名于意大利物理学家费米；另一类是玻色子，得名于

印度物理学家玻色。这两类粒子特性的区别，在极低温时表现得最为明显：玻色子
全部聚集在同一量子态上，费米子则与之相反，更像是“个人主义者”，各自占据

着不同的量子态。“玻色 - 爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成，其行为像一个大
超级原子，而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐
占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状