中正大學達成愛因斯坦所預言的新物質型態
(中央社記者江俊亮嘉義縣二十四日電)國立中正大學物理系雷射冷卻實驗室
，在一群師生的默默研究下，終於在實驗室中成功達成愛因斯坦所預言的一種新
物質型態：銣原子(87Rb)的玻色─愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation)
。校方今天表示，這項實驗突破，將為台灣物理學界開啟研究新頁。
中正大學物理系教授韓殿君表示，美國科羅拉多大學教授康乃爾．魏曼，以
及麻省理工學院教授凱特利在一九九五年先後達成氣態原子的玻色─愛因斯坦凝
聚，因而獲得二○○一年諾貝爾物理獎。這項研究領域主要的研究群除了美國之
外，還包括德、法、英、荷、奧及澳洲等國。
不僅歐美各國紛紛投入這項研究，亞洲的日本及中國大陸也分別在一九九九
年及二○○二年達成氣態凝聚體。在台灣，國立中正大學物理系雷射冷卻實驗室
也不甘示弱，於日前達成銣原子(87Rb)的
玻色─愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation)。
韓殿君指出，愛因斯坦於一九二四年首先預測玻色─愛因斯坦凝聚現象，他
所提出的基本理論，是基於玻色子(boson)的合群性，也就是由一群完全相同的玻
色子所構成的系統，當溫度降低至一臨界值(即臨界溫度)時，這群玻色子將大量
群聚在這個系統的最低能態，這就是所謂的「玻色─愛因斯坦凝聚」。
舉例來說，一般雷射光的產生，就是典型的「玻色─愛因斯坦凝聚」，而這
時所凝聚的玻色子，就被稱為光子。一般而言，雷射光與一般光源不同，這是因
為雷射光束中的各個光子都屬於同一能態，彼此間互為相干，而都由同一波動方
程所規範。
他說，「原子」一般都是以粒子性的面貌呈現，如果愛因斯坦的理論為真，
那麼對於屬於玻色子的相同原子而言，一旦凝聚於同一系統的最基態時，所有處
於凝聚態的原子將失去個別的粒子性，而以巨觀的波涵數呈現所取代。
一九三八年，玻色─愛因斯坦凝聚現象在液態氦中首度被發現，液態氦中所
呈現的超流性，就是肇因於玻色─愛因斯坦凝聚。然而，液態氦系統中，液態原
子之間距離過近，其間強大的作用力，使物理學家不易分析該系統。
原子的凝聚態，特性迥異於一般所常見的物質態，如液態、固態、氣態、或
電漿態，而被稱為「新物質態」。氣態原子的玻色─愛因斯坦凝聚，由於原子之
間的距離遠較液態時遠，因此原子間的作用力極弱。因此，對於物理學家而言，
氣態原子的玻色─愛因斯坦凝聚體是一項極佳的研究系統。
中正大學的這項研究計劃是由韓殿君教授主持，在中正大學及國科會全力的
支持下進行。韓殿君在美國德州大學奧斯汀分校攻讀物理博士學位時，就從事雷
射冷卻及玻色─愛因斯坦凝聚的研究。
韓殿君在加州大學柏克萊分校進行兩年的博士後研究之後，於二○○○年加
入中正大學物理系的研究團隊，並著手進行「銣原子的玻色─愛因斯坦凝聚」研
究計劃。參與這項計劃的主要成員都是中正大學物理研究所的研究生，包括博士
班研究生洪德昇、碩士班研究生藍永昌、韓百增、楊蘭昇及黃康豪等人。
韓殿君指出，中正大學這項研究是典型的桌上型實驗，首先將處於極高真空
度的室溫或遠高於室溫的銣原子以雷射光冷卻，再將它轉置在由線圈纏繞、並通
以電流所產生的磁阱中，然後再以蒸發冷卻的方式，將原子冷卻至較室溫低十億
倍的超低溫。
這項研究涉及的領域相當廣泛，除了原子物理、分子物理、光學之外，還跨
及凝態物理、統計物理，以及天文物理等相關領域。韓殿君表示，這項研究所呈
現的意義，除了直接提供上述領域的絕佳研究環境之外，於未來更可直接應用於
精密測量、原子光學、量子操控與量子計算等，對物理學界而言更可望由相關的
研究，進而發現未知的新物理。920924
******************************************轉錄自2003年09月24日奇摩新聞
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