瞬时等离子体

美国和法国的物理学家们发现了一种新技术，可以在接近绝对零度的温度下快速生成离子化原子气体。这些超冷等离子体对于研究很有用，因为它们可能类似于在白矮星和木星等大型行星内部翻腾的等离子体（见图）。直到最近，研究人员还无法制造出如此冷的等离子体——这使得昨天发表在《物理评论快报》上的最新成果更加引人注目。这些超冷等离子体与较温暖的（尽管在官方上仍被认为是“冷”的）同类不同之处在于，它们仅通过所含离子和电子之间的吸引力结合在一起。

弗吉尼亚大学的托马斯·加拉格尔、法国奥赛国家科学研究中心的皮埃尔·皮耶以及他们的同事在研究所谓的里德堡原子时偶然发现了这种新的瞬时等离子体配方。研究人员可以通过将外层电子激发到遥远的轨道来产生这些原子。里德堡原子因能量膨胀而变得巨大；例如，铯里德堡原子的直径可以达到 1,600 埃。加拉格尔和皮耶使用激光冷却铷原子或铯原子并将它们捕获，然后将它们的电子激发到里德堡态。他们发现，当这些原子的密度足够高时，原子云会自发地变成等离子体。换句话说，高度激发的电子失去了与单个离子的微弱联系。

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被捕获的冷原子通常不会经历这种转变。因此，加拉格尔认为，在他们的陷阱中发现的少量热里德堡原子起到了关键作用——通过与冷原子碰撞并增加由热光子引起的电离速率。尽管如此，研究人员估计，碰撞和电离仅占产生等离子体所需能量的 10%。因此，他们的下一轮实验将寻找剩余的部分。