德國斯圖加特大學(xué)的物理學(xué)家對一個(gè)微米大的原子進(jìn)行了研究，這個(gè)原子在其電子軌道上帶有數(shù)萬個(gè)正常原子?？茖W(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室首次采用了一種模型系統(tǒng)，借此可研究一個(gè)單電子與在其軌道上的很多原子之間的交互作用。而對電子與物質(zhì)之間交互作用的了解，是解決很多基礎(chǔ)性與技術(shù)問題的前提。
      材料的特性主要取決于電子與其環(huán)境的交互作用，導(dǎo)電性便是其中的一個(gè)例子：電子與周邊材料的原子碰撞，激發(fā)出聲波，即所謂的聲子，通過這樣的振動，電子發(fā)出能量，并減速形成電阻。但在某些被稱作超導(dǎo)體的材料中，與聲子的交互作用也可以導(dǎo)致全部電阻消失。
      最適合系統(tǒng)地研究這個(gè)過程的是單個(gè)電子。為此斯圖加特的物理學(xué)家研究了一個(gè)接近絕對零度的超冷原子云，一個(gè)玻色-愛因斯坦凝聚。其中的想法很簡單：利用電子天然受一個(gè)正電原子核束縛、圍繞著其橢圓軌道旋轉(zhuǎn)的事實(shí)，來替代技術(shù)復(fù)雜的電子陷阱，這些軌道要比納米小很多。
      為使一個(gè)電子與很多原子產(chǎn)生交互關(guān)系，科學(xué)家們利用激光激發(fā)擁有10萬原子的云中的一個(gè)原子，導(dǎo)致一個(gè)電子的軌道膨脹到好幾個(gè)微米，由此產(chǎn)生一個(gè)所謂的里德伯原子。在里德伯原子內(nèi)部有數(shù)萬個(gè)來自冷云的其他原子，同時(shí)電子也被鎖定在一個(gè)確定的體積中，但又不影響它和大量原子互動。這種交互作用如此強(qiáng)烈，整個(gè)原子云都明顯受到這個(gè)電子的影響。受制于這個(gè)電子的量子態(tài)，原子云中的聲子被激發(fā)，作為云的集體振動得到測量，還有陷阱的原子損失等等。
      斯圖加特物理學(xué)家觀察到的現(xiàn)象僅是一系列后續(xù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。從已有的研究結(jié)果看，電子會在原子云中留下明顯的痕跡，專家們認(rèn)為，如此要映射有明確定義的量子態(tài)中的單個(gè)電子就有了技術(shù)上的可行性。該研究成果已經(jīng)發(fā)表在權(quán)威期刊“自然”上。