物理学家已经能够制造出一种可以连续运行的物质激光器。
激光产生的实验装置，其中的蓝色部分为原子落入 BEC 并变成光束的艺术效果图。图片来源：阿姆斯特丹大学/Scixel
激光的工作原理是，设备通过刺激特定波长的电磁辐射发射，产生相干光波。量子力学告诉我们，宇宙的基本真理是波是粒子，粒子是波。从理论上讲，用物质制造激光当然是可能的，但实际上却很困难。直到现在。
据报道自然阿姆斯特丹大学的研究人员成功利用处于所谓第五种物质状态（玻色-爱因斯坦凝聚态或 BEC）的锶原子制造出连续物质激光。要将粒子放入 BEC，必须将它们冷却到接近绝对零度。虽然这样做非常困难，但你会得到一些非常特别的东西，凝聚态表现得像相干波。
这些困难其实是由光引起的。光被用来冷却原子系统，通过巧妙地让光粒子（光子）从原子系统上反弹，从而带走原子系统的部分能量。但考虑到这种状态的脆弱性，这种反弹也会破坏 BEC。
“在之前的实验中，原子的逐渐冷却都是在一个地方完成的。在我们的装置中，我们决定将冷却步骤分散开来，不是随着时间的推移，而是在空间中：我们让原子在连续的冷却步骤中移动，”团队负责人 Florian Schreck 在一篇论文中说道陈述。
“最终，超冷原子到达实验的核心，在那里它们可用于在 BEC 中形成相干物质波。但在使用这些原子的同时，新原子已经开始补充 BEC。通过这种方式，我们可以让这个过程持续下去——基本上是永远。”
第一台BEC诞生于25年前，这一突破说起来容易做起来难，团队花了很多年的时间，经历了很多艰辛才取得这一成果。
“早在 2012 年，当时仍在因斯布鲁克的团队就实现了一项技术，可保护 BEC 免受激光冷却光的影响，首次实现了激光冷却至相干波所需的简并态。虽然这是朝着构建连续原子激光器这一长期挑战迈出的关键第一步，但很明显，需要一台专用机器才能更进一步，”第一作者 Chun-Chia Chen 解释道。
“2013 年搬到阿姆斯特丹后，我们怀着信心开始实验，借了钱，组建了一间空房间，并组建了一支完全由个人资助的团队。六年后，在 2019 年圣诞节的凌晨，实验终于即将成功。我们想出了一个主意，增加一束额外的激光来解决最后一个技术难题，结果我们拍摄的每张照片都立即显示出 BEC，这是第一个连续波 BEC。”
激光是连续的，但光束还不稳定，这是该团队的下一步目标。一旦实现这一点，物质激光就可以像今天的光激光一样用于各种应用。
