杰出人物 10:伊恩·斯皮尔曼,控制狂

他操控近乎绝对零度的原子,有望助力高温超导体的创造
约翰·B·卡内特

今年的“十大杰出青年”加入了玛丽·居里、维尔纳·海森堡、弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森的显赫行列,证明了年轻并非总是被虚度。无论是凭借他们新鲜的视角、年轻的活力,还是每个孩子都渴望摆弄事物的纯粹愿望,这些研究人员始终是那种能够改善我们世界的心灵。毕竟,他们将继承这个世界。点击此处查看“十大杰出青年”的其余获奖者。

在美国国家标准与技术研究院马里兰州分院的实验室外,物理学家伊恩·斯皮尔曼正热情洋溢地谈论着他近期发表的原子物理学突破。我努力跟上他的思路。他的研究解决了一个困扰该领域顶尖人士长达十年的难题。他向我解释说,通过创造性地使用射频辐射和激光,他使中性原子表现得好像带电一样,被一个实际上不存在的磁场所操控。我点点头,嘴巴微张。什么?

斯皮尔曼基本上是在构建模拟真实现象的模型系统。在这种情况下,物理学家希望制造出高温超导体或量子计算机,但却不理解其中涉及的物理原理。斯皮尔曼利用一种叫做玻色-爱因斯坦凝聚态的状态——即一组超冷铷原子,它们凝聚到大多数原子表现出相同的量子特性——来创造解决问题的工具,然后通过电磁辐射和激光精确控制原子的行为。能够控制原子有助于揭示物理原理。在这里,斯皮尔曼可能让我们更接近于驾驭一种理解不深的实体——非阿贝尔任意子——这将使我们能够制造出所谓的拓扑量子计算机。在物理学家中,这家伙是个英雄。

在纽约长大成人期间,斯皮尔曼曾考虑成为一名战斗机飞行员,但最终追随父亲的脚步,选择了物理学。对于一个穿着规整、曾在俄克拉荷马大学学习物理和数学、毕业并在同一天与女友结婚、然后搬到帕萨迪纳攻读凝聚态物理学博士学位的人来说,喷气式战斗机飞行员的抱负似乎有些不符。但当斯皮尔曼谈论他的工作时,可以看出他内心深处有着丰富的疯狂能量,以一种狂野、不留情面的方式攻克物理学难题,直到他的实验室给出有价值的数据。“伊恩在相同的时间内完成了任何其他学生两倍的工作量,”斯皮尔曼在加州理工学院的前博士导师吉姆·艾森斯坦说。

在实验室外,斯皮尔曼将这份疯狂限制在晚餐时间。“我买一些我从未听说过的食材,”他说。“我们刚弄到一种红色的芹菜——现在我知道那是大黄。我用它做了一种潘趣酒。”

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