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特洛伊波包
特洛伊波包(英语:trojan wave packet )是非稳态且不扩散的波包 ,属于由原子核和一个或多个电子波包所组成的人造系统,受到连续电磁场高度激发。 强烈的偏振电磁场会将电子波包控制住,或是说将其“捕获”在特意选择的轨道(能量壳层)中。 波包名称源自太阳–木星系统中的特洛伊小行星 。 特洛伊小行星位于木星轨道上的拉格朗日平衡点L4和L5,围绕著太阳运行。它们在此处相位锁定,避免相互碰撞,而特洛伊波包的结合方式就类似于这种现象。 概念与研究. 特洛伊波包的概念源自蓬勃发展的物理学领域,物理领域已经可以做到在原子层级上操纵原子和离子,造出可以控制原子的离子阱,进而使用离子阱来创造新的物质形态,包括离子液体、和玻色-爱因斯坦凝聚 。 控制量子特性的能力是在现实生活中发展奈米元件(例如量子点和微晶片阱)应用的直接关键。2004年研究表明,造出一个实际上是单原子的阱,并操纵原子内部电子的行为是有可能的。 在2004年使用激发态锂原子进行的实验中,研究人员能够将单颗电子定位在15000个轨道(900 ns)中的其中一个轨道上,既不会扩散,也不会色散。这种「经典原子」是透过微波场来合成的,借由 "拴住 "电子,使其运动被相位锁定在微波场内。这种独特原子系统中的电子相位锁定,就类似于上面所堤到的木星轨道的小行星相位锁定。 这个实验所探讨的技术是对一个早期问题的解决方案,这问题可追溯到1926年。当时的物理学家意识到,任何初始的局部波包都将不可避免地扩散到整个电子轨道,物理学家注意到「原子库仑位能的波方程会产生色散」。到了1980年代,几组研究人员证明了这一点。波包会在轨道上一路扩散开来,并与自己发生相干性干涉。近期透过诸如特洛伊波包等实验所实现的创新是将波包局部化,亦即没有发生扩散。该创新是应用了圆偏振电磁场,在微波频率下与电子波包同步,故意让电子波包保持在拉格朗日型轨道上。 特洛伊波包实验是建立在之前激发态锂原子实验的工作基础上,实验的原子对电场和磁场反应灵敏,衰变周期相对较长,而电子则出于各种意图和目标,确实运行在经典轨道上。由于偏振微波场可以用来进行控制和响应,因此对电场和磁场的敏感度相当重要。 超越单电子波包. 下一个合乎逻辑的步骤是尝试从单电子波包进展到多电子波包 。而双电子波包已经在钡原子中完成这两个电子波包都是局域化的。但是它们最终在原子核附近碰撞,进而产生 。另一种技术采用了一对非色散电子,但其中一颗电子的轨道必须局部化且靠近原子核。这种非色散型双电子特洛伊波包的演示改变了现况,而这些是单电子特洛伊波包的下一阶段类比,专为类比激发氦原子而设计。 到2005年7月,带有具相干性、稳定性的非色散型双电子波包的原子已经被实作了出来。 它们可以是处于激发态的类氦原子或量子点氦(在固态应用中),也可以在原子(量子)尺度上类比于牛顿经典物理学的三体问题。同时,圆偏振电磁场和磁场使在或量子点氦(带有杂质中心)的双电子组态能够稳定,且在广阔的电磁波谱内都能维持稳定。因此,这种双电子波包的组态被认为是真正的非色散性,比如,配置在受到束缚的二维空间量子点氦的电子。现今已经有了各式各样的双电子的特洛伊波包组态,而截至2005年,只有一个三维空间的配置。 在2012年进行了一项重要的实验步骤,不仅以绝热变化的频率生成并锁定特洛伊波包,也按照Kalinski和Eberly的预测对原子进行扩张。 透过在绝热斯塔克场(adiabatic Stark field)中的连续激发,可以在氦中产生双电子朗缪尔特洛伊波包,先是在He+上首次产生圆形单电子环,接著再将第二个电子置于类似的状态 。
特洛伊波包
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