超冷原子可以被光捕獲而形成令人驚奇的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。依賴(lài)于粒子間的相互作用的反向自旋，具有不同性能的相就可以在局部生成。

依據(jù)位于克拉科夫的波蘭科學(xué)院核物理研究所的科學(xué)家的結(jié)論，超冷原子在預(yù)先準(zhǔn)備好的激光的捕獲下可以排列形成復(fù)雜的、迄今未被發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。與大多數(shù)近期的預(yù)測(cè)相似，物質(zhì)在可控的前提下在光學(xué)晶體中可以形成拉伸和不均勻的量子環(huán)。

光學(xué)晶體是產(chǎn)生光的一種特殊結(jié)構(gòu)，即電磁波。激光在建造這樣的晶體的過(guò)程中起到非常重要的作用。每一束激光都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)嚴(yán)格定義的電磁波、其參數(shù)是固定的，卻是可以進(jìn)行幾乎任意的修改。當(dāng)激光束很好的匹配的時(shí)候，就有可能制造出具有非常有名的性質(zhì)的晶體來(lái)。通過(guò)將波進(jìn)行疊加，可以獲得最小的電位，其排列可以促使系統(tǒng)的模擬成為可能和知名的固體物理模型進(jìn)行模型設(shè)計(jì)。這一預(yù)設(shè)的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就在于相對(duì)簡(jiǎn)單可以修改這一最小值，在實(shí)踐中就意味著可以制備出不同類(lèi)型的晶體。

如果我們引入適宜的有選擇性的原子進(jìn)入我們預(yù)先準(zhǔn)備好的空間，他們就會(huì)在最小電位的位置發(fā)生聚集。然而，這里有一個(gè)非常重要的前提，原子必須冷卻到超低的溫度。只有當(dāng)他們的能量非常小，小到不能打破精心準(zhǔn)備的陷阱時(shí)才行。

原子（或成組原子）由于激光晶體的捕獲形成的結(jié)構(gòu)同晶體非常相似。取決于激光束的空間位置，他們可以形成一維、二維、三維的結(jié)構(gòu)。不像晶體，激光捕獲的晶體是無(wú)缺陷的。同時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)有可能在晶格為負(fù)時(shí)發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變，光學(xué)晶體非常容易的形成空間結(jié)構(gòu)。這些需要改變激光束的性質(zhì)或者切斷光束的角度。這些特征使得晶格同量子模擬相類(lèi)似。他們可以用來(lái)復(fù)制出不同的空間結(jié)構(gòu)的原子或成組的原子，甚至包括在自然界中并不存在的結(jié)構(gòu)。

在波蘭科學(xué)院核物理研究所的科學(xué)家的研究中，采用激光晶體來(lái)實(shí)現(xiàn)了原子的捕獲。費(fèi)米子群，即自旋原子1/2軌道放置在他們所處的位置。在每一位置的原子，都有其特定的自旋方向（向上），其余的則向下。改變這些原子之間的相互作用是非常吸引人的，導(dǎo)致原子對(duì)的產(chǎn)生，如超導(dǎo)體中的銅對(duì)，電子對(duì)在晶格的自旋軌道上的同一位置是相反的方向。

目前這一結(jié)果尚屬于波蘭科學(xué)院核物理研究所的科學(xué)家的理論推測(cè)，發(fā)表在期刊《 Scientific Reports》和《Journal of Physics Communications》上。但由于該方法簡(jiǎn)單，這一描述的超冷原子的激光捕獲可以很快就在實(shí)驗(yàn)室得到驗(yàn)證。來(lái)自波蘭科學(xué)院核物理研究所的科學(xué)家預(yù)測(cè)激光對(duì)超冷原子的捕獲可以形成均勻結(jié)構(gòu)的量子環(huán)。

參考文獻(xiàn)：

Agnieszka Cichy et al, Superfluidity of fermionic pairs in a harmonic trap. Comparative studies: Local Density Approximation and Bogoliubov-de Gennes solutions, Journal of Physics Communications (2020). DOI: 10.1088/2399-6528/ab8f02

Agnieszka Cichy et al. Phase separations induced by a trapping potential in one-dimensional fermionic systems as a source of core-shell structures, Scientific Reports(2019). DOI: 10.1038/s41598-019-42044-w