# 如何冷冻并操控一团原子
今天下午，在武汉参观了中国科学院精密测量科学与技术创新研究院科研成果入股的一个部门是量子研究与制造中心。这里的科研人员生产激光器，并通过各种设备操作一束激光。这束激光通过一组微小反射镜的反射，变成三对、六束完全相同但相向传播的激光，从不同的方向照向铷原子团。
铷原子团受到激光照射之后，会吸收一个光子，然后自发辐射出一个光子。从一维方向看，吸收的光子总是来自于一个方向的激光，而发出的光子会是随机的任意方向，经过成千上万次的吸收-发射过程后，发射出的任意方向光子动量总和趋于0，而吸收的光子总来自于同一个方向的激光，使得原子在这个方向的动量（速度）不断降低，当降低到0要进行反向运动时又会受到另一个方向激光的同样作用，再次把原子动量往最小的方向推。
推广到三维，铷原子团往哪个方向有速度，就会在这个方向吸收更多光子，从而产生相反方向的反冲速度。但铷原子团发射出的光子是随机的，对原子团的平均反冲速度为零。铷原子团经过多次吸收-发射以后，速度逐渐趋近于零。不同方向的激光，对这团原子产生的作用力正好相互抵消，这团原子就相当于被托举在空中静止不动，就像被冷冻起来一样。
这时候，科研人员就可以操纵这团原子做科学家希望做的工作。比如，突然撤掉激光束，让这团原子自由落体，就可以精密测量它的重力加速度。如果两台这样的机器，那我们就可以测量不同高度的重力加速度差异，也就是重力梯度。基于这个原理进行数据分析，我们就可以知道地球内部的结构、矿产资源等，因为这些因素会引起地球表面的重力异常。
通过这种方式我们也可以知道，月球的引力对地球表面海洋产生潮汐，同样也会对地球岩石圈产生固体潮汐，整个地球岩石圈每天都会起伏，导致地球表面产生重力异常。
实际上，这种测量装置在实验室里，往往是通过采购激光器、反射镜、抽真空设备等部件搭建起来的，满足实验需求即可，已经用于日常的测量。但是，只有做成手提式、集成化、便携式的测量设备，才能用于野外、海上等测量场景，这就需要进行科研成果的转化。
目前，这种精密测量地球重力加速度的技术已经成熟，并且可以实现批量生产测量测量设备，在海洋探测、深空探测、地球深部探测等方面有很大的应用前景，用途广泛。