2008年06月13日 16:27
圖片說明：局域化的原子波。藍色表示隨機模式的鐳射（藍色），綠色表示超冷原子云，紅色表示另一束單獨限制鐳射，用於將原子運動限制在一維尺度。 法國和義大利科學家的兩項最新研究，成功利用鐳射束實現了原子波的“凍結”，也就是在金屬原子身上實現了所謂的“安德森局域化”（Anderson localization）。相關論文發表在6月12日的《自然》雜誌上。
量子力學認為，物質沒有確定的位置，一切物質都會波動。物質波的實質就是幾率波，即在空間中某點某時刻可能出現的幾率。物質表現出的宏觀位置其實是幾率波函數的平均值。以原子波為例，它的波長與原子溫度有關，當溫度高時，會清楚地顯示位置與運動軌跡，但波長非常小，很難表現出人眼能觀測到波動現象；但如果溫度一再降低，原子運動速度會變慢，波長卻隨之變長，波動性逐漸顯現出來。
此前，科學家已經證實，利用鐳射輻射冷卻原子能夠產生原子波，而當溫度降至絕對零度時，所有原子更是會以相同的波動量子態凝聚在一起，即所謂的玻色－愛因斯坦凝聚（BEC）。
在1958年，美國物理學家Philip Anderson預測，如果在導體內加入雜質，電子在傳導時會被這些雜質散射，多重散射波會發生互相干擾，這種綜合效果會導致電子的運動受限停止，從而使金屬的導電性消失，呈現出絕緣體的性質。這一預測後來被實驗證實，安得森也因此獲得1977年的諾貝爾物理學獎。
理論上，“安德森局域化”可以擴展為波在隨機介質中傳播會因散射而停止，波會集中在空間中的某一區域。最新研究就是對原子波中實現該效應的首個證實。進行這兩項研究的是法國國家科學研究中心（CNRS）光學研究所的Philippe Bouyer等人和來自義大利佛羅倫薩大學的一支獨立研究小組。
兩隊研究人員讓原子穿過混雜的鐳射束，鐳射束的聚集程度影響著原子的散射度。隨後，他們將微觀原子云冷卻到接近絕對零度，形成玻色－愛因斯坦凝聚。在此基礎上，研究人員令這些BEC原子從很小的初始點開始，沿著由鐳射束創造的線路擴展、膨脹。隨後，他們要麼將鐳射照過毛玻璃，要麼複合多重波長的鐳射，讓該線路上生成隨機模式，結果，這些BEC原子只能擴展到大約十分之一英寸（2毫米左右）就會停下來。
Bouyer表示，新的研究結果說明，利用玻色－愛因斯坦凝聚，人們可以真正模擬一些非常複雜的系統，比如半導體。他還指出，下一步的研究目標就是將該技術拓展到二維甚至三維空間，從而更好地模擬真實的材料。
