在一些开创性物理学的研究领域，对冷却到接近绝对零度（-273°C）的超冷原子进行操控，是众多物理学家的热情所在。因为在此低温下，原子能表现出许多非凡的物理现象，这些现象在常规条件下是不可能发生的。在一篇发表于《物理评论快报》的新研究中，一个研究团队就开辟了一种利用激光照射在超冷原子上，进而将物质塑造成各种不同形状的全新方法。
你或许对物质的三种最常见的状态——固体、液体和气体——非常熟悉，但这三态并非物质状态的全貌。1995年，一个物理学家团队利用磁场，在接近绝对零度的寒冷条件下，使原子可以形成了一种有别于固、液、气的物质状态——玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。自那之后，这种奇异的量子态便经常出现在全世界数百个不同的实验室中。
在新研究中，研究人员使用了特殊的激光束来操纵BEC超冷原子。
其实，用光来控制物体并不是什么新奇的想法，比如太阳帆概念背后的原理正是当光落到物体上时，会对物体施加一个非常微小的辐射压力。因此，太阳帆因受到太阳光施加在镜面上的力，而得以在太空中前行。现在，新研究中使用了一种特殊激光，不仅能推动原子，还能使它们旋转。这是一种被“扭曲”的激光，它们具有螺旋状的轮廓线，并且具有轨道角动量，这样的激光束看起来像明亮的圆环，而不是光斑。
新的研究通过用扭曲光照射超冷原子，开辟了一种简单的可控制和塑造物质，使其形成更加复杂的形状的方法。通过阻止BEC液滴从环中逃逸，让它们就在环形轨道上运行更长时间，研究人员能创造出一种超冷原子流。这些超冷原子就像是一个原子电子学的超导量子干涉仪。原子电子学是一个新兴的领域，旨在操控在物质波回路中运动的超冷原子。
能够稳定可靠地操纵BEC的形状，最终将有助于创建原子电子学回路。令人兴奋的是，新研究所开辟的新方法，让生成复杂的原子电子学回路成为了可能，这是用普通材料所无法企及的。这将有助于设计出高度可控且易于重构的量子传感器，能够测量在其他情况下都无法测量的微小磁场。这种传感器将在从基础物理研究到发现新材料或测量来自大脑的信号等领域发挥作用。