原子被光束极化，并开始相互吸引。

理论上，这种效应已经被预测了很长一段时间，但现在位于TU Wien的维也纳量子科学与技术中心（VCQ）的科学家与Innsbruck 大学合作，首次成功地测量了这种奇异的原子键。这种相互作用有助于操纵极冷的原子，这种效应也可能在空间中分子的形成中发挥作用。研究结果现已发表在科学杂志《Physical Review X》上。

正负电荷

在电中性原子中，带正电的原子核被带负电的电子包围，这些电子就像云一样围绕着原子核。Philipp Haslinger教授解释说：“如果你现在打开一个外部电场，电荷分布会发生一点变化。”他在TU Wien Atominstitut的研究得到了FWF START项目的支持。“正电荷在一个方向上轻微移动，负电荷在另一个方向轻微移动，原子突然有正的一面和负的一面，原子极化了。”

光只是一个变化非常快的电磁场，因此也有可能用激光产生这种极化效应。当几个原子彼此相邻时，激光以完全相同的方式使它们极化——左侧为正，右侧为负，反之亦然。在这两种情况下，两个相邻的原子将不同的电荷转向彼此，从而产生吸引力。

模拟1D BEC和红色或蓝色失谐光之间的相互作用。

原子陷阱实验

“这是一种非常弱的吸引力，因此你必须非常仔细地进行实验，才能测量它，”该出版物第一作者、TU Wien大学的米拉·梅沃（Mira Maiwöger）说。“如果原子有很多能量并且移动很快，吸引力就会立即消失。这就是为什么使用超冷原子云的原因。”

原子首先被捕获并在原子芯片上的磁阱中冷却，这项技术是由Jörg Schmiedmayer教授团队的Atominstitut开发的。然后关闭陷阱，自由下落释放原子。原子云是“超冷”的，不到百万分之一开尔文，但它有足够的能量在秋天膨胀。然而，如果在这一阶段原子被激光束极化，从而在它们之间产生吸引力，那么原子云的膨胀就会减慢——这就是吸引力的测量方式。

阴影区域描述了从100次数值模拟中获得的平均值的标准误差。在LIDD相互作用开始时，对于不同的平均原子密度ρ，可以清楚地观察到BEC轴向横向宽度的不对称压缩。这种行为是由于LIDD相互作用的非局部性引起的。

量子实验室与空间

“用激光束极化单个原子基本上不是什么新鲜事，然而，我们实验的关键在于，我们首次成功地以可控的方式将几个原子极化在一起，在它们之间产生了可测量的吸引力。”实验人员说道。

模拟了由N=6600个原子组成的云的膨胀，包括（实线）和（虚线）与空间均匀激光脉冲的相互作用。

这种吸引力是控制冷原子的补充工具。但它在天体物理学中也很重要：“在浩瀚的太空中，小的力可以发挥重要作用，在这里，我们首次证明了电磁辐射可以在原子之间产生作用力，这可能有助于为尚未解释的天体物理场景提供新的解释。”实验人员补充道。

来源：Observation of Light-Induced Dipole-Dipole Forces in Ultracold Atomic Gases, Physical Review X, 10.1103/PhysRevX.12.031018

以下文章来源于江苏激光产业技术创新战略联盟