周三直播 | 北京大学电子学院教授陈徐宗——空间站超冷原子和量子模拟科学实验

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— 主讲人 —

陈徐宗

北京大学电子学院教授，北京大学空间超冷原子实验室负责人，空间站超冷原子物理柜首席科学家。曾任北京大学量子电子学研究所所长15年。从事的研究课题包括：量子科学和量子技术基础、空间冷原子物理、多体量子物理、玻色﹣爱因斯坦凝聚、玻色﹣费米混合、量子模拟、原子和分子超精细光谱、光纤激光梳状发生器、新型原子铯钟。在国际刊物发表了200篇论文。

物质的冷却新方法一直是科学家们关注的方向，人类从 1908 左右开始将氮气液化，创造了将物体从室温 300K(开尔文)冷却到几 K 的新方法。而后，不断发明新方法将物体冷却，到 1995年科学家已将物质冷却到纳开 (10~-9K) 量级，其成果分别授予五次诺贝尔物理奖。由于地球引力的限制，冷却温度的极限一直没有被打破。空间超冷原子物理实验是在以前几次诺贝尔物理奖成果基础上又一次新的跨越式发展的机遇，基于空间站的微重力条件，可以将物质继续冷却至比地面冷却温度低三个数量级，达到皮开(10~-12K) 量级。

超冷原子是将原子保持在一个极低温的状态（接近绝对零度，0K），一般来说其典型温度在百纳开左右。在这样的低温状态下，原子的量子力学性质变得十分重要。要到达如此低的温度，则需要好几种技术的配合使用。首先将原子囚禁于磁光阱中，并用激光冷却预冷。再利用蒸发制冷，以达到更低的温度。当原子被降到足够低的温度时，他们将会处于一种新的物质状态。对于玻色型原子气会产生玻色-爱因斯坦凝聚；对于费米型原子气，则形成简并费米气。