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title: "稀薄气体 BEC：膨胀云团带来了什么证据"
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last_modified: "2026-10-23"
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[稀薄气体凝聚的证据](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/#condensates)

材料 · 测量 · 解释

# 稀薄气体 BEC：膨胀云团带来了什么证据

制备过程与飞行时间图，怎样共同建立 Bose—Einstein 凝聚的证据？

Sandbox Physics · 2026-10-23

诺奖贡献：2001-1

1. 激光冷却并俘获原子
2. 移走高能原子
3. 释放云团并拍吸收像
4. 比较热组分与凝聚组分

飞行时间密度只有在明确膨胀条件下才对应动量；相互作用也会改写云团形状。

## 冷却需要几种方法接力

1995 年，Cornell—Wieman 团队与 Ketterle 团队在稀薄碱金属气体中制得 BEC。激光冷却和俘获先准备样品，蒸发冷却再移去高能原子，提高剩余气体相空间密度。

原子数、束缚和损耗必须同时控制；仅报温度低，还不能说明是否越过凝聚门槛。

来源：[1] [2]

## 释放图像分开了两种组分

释放后，吸收成像测膨胀密度。越过转变时，宽热分布中出现较窄组分；形状及其随条件的变化，比单个亮斑提供更多信息。

来源：[1] [2]

## 膨胀本身也需要物理模型

无相互作用、长时间弹道膨胀时，位置可对应初始动量。有相互作用时，平均场能可转成运动并改变长宽比。相机还沿视线积分，二维像并不自动等于完整三维动量分布。

来源：[1] [2]

## 相干检验增加另一类证据

凝聚体之间的干涉，在窄密度组分之外检验相干。2001 年授奖表彰稀薄气体凝聚及其早期性质研究。本专题复用已有占据与集体气体路线，不另建重复 BEC 仪器。

来源：[1] [2] [3]

接着探索物理

## 动手试相关模型

### [量子气体占据](https://sandboxphysics.com/zh/labs/quantum-gas-occupation/)

降低温度，比较 Bose 和 Fermi 占据。

平衡占据不能直接重建飞行时间吸收像，也不能单独证明超流。

### [BEC—BCS 交叉中的配对](https://sandboxphysics.com/zh/labs/bec-bcs-crossover/)

比较弱束缚配对和紧束缚配对。

交叉模型不预言铜氧化物的配对机制，也不计算氦三序参量。

## 来源与阅读说明

1. [Ketterle: When atoms behave as waves (2001)](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/ketterle-lecture.pdf)

   制备、飞行时间图与干涉分别提供不同证据。

2. [2001 Nobel scientific background: Bose–Einstein condensation](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-physicsprize2001.pdf)

   稀薄碱金属凝聚体的制备与观测性质；相互作用使它们不同于理想气体。

3. [Nobel Prize in Physics 2001: official award](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2001/summary/)

   核对获奖归属与年份。原始观测或理论论文往往早得多。

[凝聚态：从材料读到证据](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/)