物理学家终于测量出由光和物质构成的长理论分子：

物理学家刚刚发现光在一种松散结合的分子中充当原子之间“胶水”的一部分。

“我们首次成功地以可控方式将多个原子极化在一起，在它们之间产生可测量的吸引力，”因斯布鲁克大学物理学家 Matthias Sonnleitner 说。

原子以多种方式连接形成分子，所有方式都涉及作为一种“强力胶”的电荷交换。

有些共享带负电的电子，形成相对牢固的键，就像我们不断吸入的两个相连氧原子的最简单气体，以及漂浮在太空中的复杂碳氢化合物。一些原子由于其总电荷的差异而相互吸引。

电磁场可以改变原子周围电荷的排列。由于光是一种快速变化的电磁场，大量定向的光子可以将电子推到理论上可以看到它们结合的位置。

“如果你现在打开一个外部电场，这种电荷分布会发生一点变化，”维也纳技术大学 (TU Wien) 的物理学家 Philipp Haslinger 解释道。

“正电荷在一个方向上轻微移动，负电荷在另一个方向上轻微移动，原子突然具有正极和负极，它被极化了。”

Haslinger，TU Wien 原子物理学家 Mira Maiwöger 及其同事使用超冷铷原子来证明光确实可以以几乎相同的方式极化原子，这反过来又使中性原子变得有点粘。

“这是一种非常微弱的吸引力，所以你必须非常小心地进行实验才能测量它，”Maiwöger 说。

“如果原子有很多能量并快速移动，引力立即消失。这就是使用超冷原子云的原因。”

该团队将大约 5,000 个原子的云困在镀金芯片下方， si角平面，使用磁场。

这是他们将原子冷却到接近绝对零（−273 °C 或 −460 °F）的温度的地方，形成准凝聚态——因此铷粒子开始起作用集体并共享属性，就像它们处于物质的第五态，但程度不同。

用激光照射，原子经历了各种力。例如，来自入射光子的辐射压力可以将它们推向光束。同时，电子中的响应可以将原子拉回到光束中最强烈的部分。

为了检测这种电磁洪流中原子之间被认为产生的微妙吸引力，研究人员需要做一些仔细的工作

当他们关闭磁场时，原子自由下落约 44 毫秒，然后到达激光场，在那里它们也使用光片荧光显微镜成像。

秋天期间云自然扩展，因此研究人员能够在不同的密度下进行测量。

在高密度下，Maiwöger 和同事发现他们拍摄的观察图像中多达 18% 的原子缺失。他们认为这些缺失是由光辅助碰撞将铷原子从云中踢出造成的。

这证明了正在发生的事情的一部分——不仅仅是入射光影响了原子，而且光也从其他原子散射。当光线接触到原子时，它赋予了它们极性。

根据使用的光线类型，原子会被更大的光强度吸引或排斥。因此，它们要么被拉向光线较弱的区域，要么被拉向光线较强的区域——在每种情况下，它们最终都会聚集在一起。

“通常的辐射力与 [光触发] 相互作用之间的本质区别在于后者是一种有效的粒子-粒子相互作用，由 scat 介导Maiwöger 及其同事在他们的论文中写道。

“它不会将原子捕获在固定位置（例如，激光束的焦点），而是将它们吸引到最大粒子密度的区域。 “

虽然这种聚集原子的力比我们更熟悉的分子力弱得多，但在大尺度上它可以累加。这可以改变发射模式和共振线 – 天文学家用来告知的特征我们对天体的理解。

它还可以帮助解释分子如何在太空中形成。

“在浩瀚的太空中，小的力可以发挥重要作用，”哈斯林格说。

“在这里，我们首次证明电磁辐射可以在原子之间产生力，这可能有助于揭示尚未解释的天体物理场景的新亮点。”

这项研究发表在 Physical Review X 上。