如何将170个原子放入一个原子中

您可能已经知道原子大部分是空的空间。物理尺寸在原子尺度上表现得有点奇怪，但本质上原子核的半径比电子轨道半径小数万倍。这与一粒沙子与一个足球场的比例相同。那么我们可以在这个空间中容纳什么呢？好吧，如果你建造得恰到好处，你可以容纳更多相同元素的原子——理论上超过一百个。是的，科学家确实做到了这一点，而且不，这并不违反物理定律。你只需要一个非常大的原子和一堆非常冷的普通原子。让我们从大原子开始。原子由原子核和围绕它的电子组成。因此，如果你想让原子变得更大，你可以将最外层的电子移到离原子核更远的地方。这被称为“电子激发”，当电子吸收额外能量并暂时跳跃到更远、更松散的轨道时就会发生这种情况。这种情况一直在发生：自然界中的原子不断吸收和释放周围的能量。当电子的能级越来越高时，其轨道半径很快就会变大。但如果我们添加太多能量，电子就会完全飞离原子核，我们就会留下一个离子——而不是一个完整的原子。所以我们需要非常仔细地调整我们添加的能量。我们可以像这样创造的最大原子被称为“里德堡原子”，以瑞典物理学家约翰内斯·里德堡的名字命名。 1888 年，里德伯格发现了原子光谱中的一种模式，后来催生了电子能级理论。在实验室中，里德伯原子可以比普通原子宽 1000 倍以上——有足够的空间可以容纳更多原子。约翰内斯·里德伯格（Johannes Rydberg）：不是原子，而是由原子组成的，但是如果填充的原子本身具有太多能量，它们就会将小心放置的电子撞开。所以我们需要消除他们几乎所有的能量。为此，我们可以转向一种奇特的物质状态，称为“玻色-爱因斯坦凝聚态”，简称 BEC。请记住，温度是衡量粒子弹跳情况的指标，因此，如果将粒子冷却下来，就可以让它们移动得更慢，并靠得更近。对于某些原子，在远低于绝对零的百万分之一度时，一群原子将开始共享相同的量子态。这具有各种很酷的科学意义，因为它让量子物理学研究人员在更大的范围内看到量子效应，但出于我们的目的，我们需要知道的是 BEC 中的原子变得非常非常冷。随着时间的推移形成的 BEC 的密度图（从左到右）因此，在 2018 年，一个国际科学家团队用锶原子创建了 BEC，并用精心调谐的激光撞击其中一个原子，激发其最外层电子并将其转变为里德伯原子。 BEC 中的其他几个原子被困在外层电子的膨胀轨道之间。这些内部原子与电子发生轻微的相互作用，并一起形成一种非常奇怪的分子，称为“里德伯极化子”。根据科学家的计算机模拟，多达 170 个锶原子可以挤进里德伯极化子中。所以是的，你可以将一堆原子放入一个原子中。目前还不清楚里德伯极化子是否会对普通人直接有用，但它们确实可以教会我们很多关于量子力学和原子工作方式的知识。有时，这就是你所需要的全部理由。 —