近日，美国科学家在量子研究领域取得重大突破，首次获得不受限制运动的自由原子图像。这一成果让研究人员得以直接观察此前无法研究的长期预测的量子现象，为量子物理学研究开辟了全新路径。
该突破性新技术由麻省理工学院(MIT)的研究团队开发，其核心在于运用激光冷却显微系统。研究过程中，研究人员先将原子置于受控云环境中，让它们自由活动，随后借助激光“冻结”原子，进而完成拍照操作。
麻省理工学院物理学家马丁·茨维尔莱因(Zwierlein)对这一成果充满感慨：“如今，我们能够清晰看到神奇原子云中的单个原子，并观察它们之间的相互作用，这简直太奇妙了。”
这项新技术为量子研究带来了前所未有的机遇。科学家可借此研究玻色 - 爱因斯坦凝聚态(即玻色子和费米子成对的状态)等罕见量子态，还能探测“德布罗意波”——一种玻色子聚集的现象。此前，此类过程仅停留在理论或间接研究层面，如今科学家能够在单个原子层面展开深入分析。
茨维尔莱因进一步解释道：“以往的研究方法只能让我们观察到原子云的大致轮廓，却无法看清单个粒子。这就如同望着天空中的云，却无法分辨构成它的水分子。”
原子尺寸仅为十分之一纳米，对其进行可视化处理难度极大。不过，此次开发的新技术已充分证明其有效性。目前，研究人员计划利用该技术探索其他罕见的量子现象，量子系统中的霍尔效应便是重点研究方向之一。
麻省理工学院另一位物理学家理查德·弗莱彻(Richard Fletcher)表示：“当你亲眼看到这些图像时，会真切意识到你正在观察一个真实的物理对象，而此前它的存在仅仅是通过数学计算得到证实。”
此次自由原子图像的成功获取，为量子物理学研究注入了新动力，未来或将有更多量子奥秘在这一技术的助力下被揭开。
