原子的电子排列在能量壳层中。就像音乐会场的观众一样，每个电子占据着一张椅子，如果所有椅子都被占用，则无法去到较低层。原子物理学的这一基本性质被称为泡利不相容原理，它解释了原子的壳层结构、元素周期表的多样性以及物质宇宙的稳定性。

现在，麻省理工学院的物理学家以一种全新的方式观察了泡利不相容原理(泡利阻塞效应)，他们发现这种效应可以抑制原子云散射光的方式。

通常，当光子穿过原子云时，粒子会像台球一样相互撞击，向各个方向散射光子，从而使云可见。然而，麻省理工学院的团队观察到，当原子被过冷和超压缩时，泡利效应开始发挥作用，粒子散射光的空间更小。相反的，光子会流过原子云，而不会被散射。

在他们的实验中，物理学家在锂原子云中观察到了这种效应。随着它们变得更冷和更密集，原子散射的光变得越来越少，并且逐渐变暗。研究人员猜测，如果他们能够将条件进一步推向绝对零度的温度，云将变得完全不可见。该团队的研究结果发表在《科学》杂志上，它代表了对原子光散射有影响的泡利阻塞效应被首次观察到。这种效应是在30年前预测的，但直到现在才观察到。

麻省理工学院物理学教授Wolfgang Ketterle表示：“总体而言，泡利阻塞已经得到证实，并对于我们周围世界的稳定来说绝对是必不可少的。我们观察到的是泡利阻塞的一种非常特殊和简单的形式，它阻止原子发生所有原子自然会做的事情：散射光。它是这种效应存在的第一个明确可观察结果，它显示了物理学中的新现象。”

在他们的研究中，Ketterle和他的同事使用他们之前开发的技术首先冻结了费米子云。在这个实验中，是锂原子的一种特殊同位素，它具有三个电子、三个质子和三个中子。他们将一团锂原子冻结到20微开尔文，这大约是星际空间温度的十万分之一。然后他们使用紧密聚焦的激光挤压超冷原子使其密度达到每立方厘米约1000亿个原子。

接着，研究人员将另一束激光束照射到原子云中，他们仔细校准，使其光子不会在光穿过时加热超冷原子或改变它们的密度。最后，他们用仪器来捕获并计算设法散射开的光子。Ketterle的同事Yair Margalit说：“我们实际上计算了几百个光子，这真的很神奇。光子的光量很小，但我们的设备非常敏感，以至于我们可以在相机上将它们视为一小团光。”

正如David Pritchard三十年前的理论所预测的那样，在温度逐渐变冷和更高的密度下，原子散射的光越来越少。在最冷时，大约20微开尔文，原子变暗了38%。Margalit说：“这种超冷且非常密集的云层还有其他可能会欺骗我们的影响。因此，我们花了几个月的时间来筛选并搁置这些影响，以获得最清晰的测量结果。”

现在该团队已经观察到泡利阻塞确实会影响原子散射光的能力，Ketterle说这一基础知识可用于开发光抑制材料，例如在量子计算机中保存数据。

他沉思道：“每当我们控制量子世界时，就如在量子计算机中一样，光散射是一个问题，这意味着信息正在从你的量子计算机中泄漏出来。这是抑制光散射的一种方法，我们正在为控制原子世界做出贡献。”（编译:Qtech）