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科技日报记者 刘霞

此前有研究人员将电子和光束扭曲在一起，组成了涡旋光束。现在，以色列科学家在最新一期《科学》杂志发表论文称，他们首次使发射出的原子和分子组成了涡旋光束。

科学家首次制造出由原子和分子组成的涡旋光束。图片来源：美国《科学新闻》网站

在量子物理学领域，用波函数来描述粒子。波函数是一种类似于波的公式，科学家可以通过这种公式计算在特定位置发现粒子的概率。最新研究负责人、以色列魏茨曼科学研究所物理学家埃德瓦尔达斯·纳雷维修斯说，涡旋光束的波不会像水面上的涟漪一样上下晃动。相反，当涡旋光束穿越空间时，其粒子的波函数以螺旋状移动，这意味着这种涡旋光束拥有轨道角动量。

在本研究中，纳雷维修斯及其同事通过让氦原子穿过一个由特殊形状的狭缝图案（每个图案仅600纳米宽）组成的网格，制造出了这种涡旋光束。他们发现了涡旋光束的一个特征：原子会在探测器上印上一排圆环，每个圆环对应一束拥有不同轨道角动量的光束。而另外一组“甜甜圈”图案则揭示了氦准分子涡旋光束的存在——当处于激发状态的氦原子与另一个氦原子配对时，会产生氦准分子。

纳雷维修斯称，接下来，他们计划研究分子或原子产生的涡旋光束与光、电子或其他原子或分子碰撞时会发生什么。科学家们非常清楚普通粒子束碰撞时会出现什么情况，但并不了解拥有轨道角动量的粒子束碰撞后会怎样。

研究人员称，由光或电子制造的涡旋光束在制作特殊类型的显微镜图像和利用量子物理传输信息方面很有前景。