您可能见过弹珠盘游戏——一颗小金属球落入密集的水平钉阵列中，一路叮当作响地滚到底部。如果弹珠盘中的球突然停在半路，没有任何外力将其固定在那里会怎样？这基本上就是研究人员现在所做的，他们使用波浪状的量子粒子代替金属球，并使用特殊制备的光代替弹珠盘。
研究人员是使用激光束强行阻止原子运动的专家。但新实验中展示的效果是不同的。根据量子力学，当粒子遇到足够小的物体或其他障碍物时，它会像波一样分裂。
粒子有一定的概率沿着障碍物周围的每条路径前进。这些路径随后可以像快速流动的溪流中石头产生的重叠水波一样相互干涉。
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如果障碍物足够杂乱，由此产生的干涉可能会将波限制在一个小点内，这种效应被称为安德森局域化，以纪念普林斯顿大学物理学家菲利普·安德森，他是 1977 年诺贝尔物理学奖得主，他在 1958 年预测了这种效应。“这里没有实际的力。这是不同的可能路径发生破坏性干涉，”巴黎光学研究所 CNRS 的高级研究员 Philippe Bouyer 说。
尽管安德森预测了这种效应对某类半导体中的电子有效，但研究人员很难直接使用物质来观察到它。相反，他们已经在诸如被略微不同厚度的玻璃载玻片堆叠阻挡的光等系统中观察到它。
为了观察物质波的局域化，Bouyer 和他的同事，以及来自意大利佛罗伦萨大学的一个独立团队，着手通过迫使原子穿过散射它们的光束（无论光集中在哪里）来检测它。
每个小组都将微观原子云冷却到接近绝对零度（-459.67 华氏度）的温度，以生成玻色-爱因斯坦凝聚态 (BEC)，其中所有原子共享一个单一的波浪状量子态。研究人员允许他们的 BEC 沿着激光束创建的线从一个小的起始点膨胀。
然后，他们要么将激光照射通过精细研磨的玻璃，要么组合多种波长的光以在线上生成随机图案。结果，原子仅膨胀到大约十分之一英寸（几毫米）然后停止，他们在《自然》杂志上报告说。
Bouyer 说，结果表明使用 BEC，“我们真的可以模拟一些非常复杂的系统”，例如本例中的半导体，并补充说，下一步是将该技术扩展到二维和三维，以更好地模拟真实材料。甚至半导体也存在实际应用的渺茫机会。“如果你了解它们的行为方式，”他说，“你可能会改进它们。”