【书 名】冷分子:理论、实验及应用
【作 者】William C.Stwalley, 贾锁堂, 马杰, 赵延霆 译
【出版者】华中科技大学出版社
【索书号】O436/4014
【阅览室】自然阅览室
作者简介
Roman V．Krems(罗玛·V·克雷姆斯)
加拿大温哥华英属哥伦比亚大学的助理教授。1999年毕业于俄罗斯莫斯科国立大学，并于2002年获得了瑞典哥德堡大学物理化学博士学位。2001—2002年Harvard—Smithsonian天体物理中心史密松学会准博士研修生以及2003--2005年哈佛和麻省理工超冷原子中心(Harvard—MIT Center for Ultracold Atoms)博士后。目前的研究重点是：制备超冷分子新方法的理论研究、外部电磁场对于分子在低温时动态的影响、冷分子和超冷分子相互作用的特性以及超冷化学。
William C．Stwailey(威廉·C·斯特沃利)
康涅狄格大学的董事会特聘教授，物理系主任。1964年毕业于加州理工学院化学系，并于1969年获得了哈佛大学物理化学博士学位。1968年至1993年在爱荷华大学化学和物理系任职，1976年至1993年担任爱荷华激光设备主任，1988年至1993年担任物理科学的George Glockler教授。获得了美国物理学会、美国光学学会、美国科学促进协会的奖学金，优秀裁判奖(美国物理学会，简称APS)，William F．Meggers奖(美国光学学会，简称OSA)，2005年康涅狄格州的国家科学勋章。目前的研究重点是：原子和分子碰撞后的相互影响、光谱学理论、碱金属原子(和氢原子)的相互作用。最近的工作是研究在超冷温度下使用光缔合及相关技术。
Bretislav Friedrich(波贾尔·弗里德里希)
柏林Fritz—Haber—Institut derMax—Planck—Gesellschaft研究组的组长，柏林工业大学的荣誉教授，柏林量子物理学历史与基础副主任。1976年毕业于捷克查尔斯大学，并于1981年获得捷克科学学院博士学位。获得了伊维尔德罗拉(Iberdrola)奖学金(西班牙)和优秀裁判奖(美国物理学会，简称APS)。他在哥廷根(1986-1987)、哈佛(1987-2003)以及柏林(从2003年开始)的实验和理论研究均是关于分子相互作用领域、分子光谱学、分子冷却和捕获。教授过物理化学、分子物理学和科学史的本科生及研究生课程。
内容简介
冷分子在量子计算、超冷化学、量子模拟以及高分辨光谱等领域具有巨大的潜在应用前景。该书填补了国内相关参考资料的空白，无论是从科研工作还是学生用书的角度，本书都是值得借鉴的，必将有助于国内冷分子领域的发展。
译者序
20世纪90年代以来，基于激光冷却、俘获和操控中性原子的理论和实验研究得到快速发展，使得冷原子物理、量子光学和精密测量等前沿科学发生了历史性变革，开创了一个全新的研究领域。自1989年以来，有五次诺贝尔物理学奖直接授予了从事激光冷却研究或与之相关的科学家，这些研究包括1989年原子钟与离子阱俘获技术，1997年激光冷却和俘获原子，2001年玻色-爱因斯坦凝聚态的研究，2005年基于激光的精密光谱学的发展，以及2012年发现测量和操控单个量子系统的突破性实验方法。冷原子研究的蓬勃发展极大地激励了人们对冷分子的研究兴趣，与冷原子相比，冷分子的结构更为复杂，但同时也有很多独特的性质，其中最为重要的就是分子具有偶极距（或者更高的四极矩等）以及磁极矩，这使得人们通过外电场或者外磁场操控其量子态成为可能。基于这些新奇的物理特性，冷分子在量子计算、超冷化学、量子模拟以及高分辨光谱等领域具有巨大的潜在应用前景。
随着国际上冷分子研究领域的快速发展，近年来国内也掀起了冷分子研究的热潮，但是目前在冷分子及相关领域的教材或参考书还十分有限。为推动冷分子研究领域的发展，培养学生们在本领域及其他物理和化学领域的研究兴趣， Roman V. Krems、William C. Stwalley和Bretislav Friedrich等一起组织该领域内的重要研究小组共同参与编著了本书的英文版，介绍了他们对冷分子理论研究、实验方法和应用前景深刻独到的见解。无论是对刚进入该领域的新手，还是在冷分子方面取得一定成就的专家，该书精彩而易懂的内容都是大有裨益的。本着介绍冷分子研究领域最新研究成果和推动国内冷分子研究发展的目的，由华中科技大学出版社组织，山西大学激光光谱研究所主持翻译了本书的英文版。
前言
本书将给读者们带来一次引人入胜的分子物理前沿之旅。在此，我非常荣幸地为本书作序。这些无畏的前沿探索者同样也善于引导新手和好奇的旅人。本书是对其中的开创性成果、实验和理论方法、展望和机遇所进行的一次生动且易懂的调查总结。我的序言将以更人文化的方式简单地触及该过程中与过去或是未来的一些关联。
我所知道的任何一位物理化学家，都很高兴看到物理学家现在已经开始热情地拥抱分子学。“一个双原子分子要比一个原子复杂太多”这句以前常用的格言也已被否定了。向分子物理方向转变的物理学家们开始效仿20世纪早期的前辈们，这些前辈们发现分子对当时羽翼未丰的量子理论提出了挑战性的问题。而今，大量关于“冷”((-3 K)分子的“热门”研究并不是出于令其本身获得低温为目的，主要目标是获得当德布罗意波长变得与分子间距离可比拟，甚至更大时出现的激动人心的量子现象。
80多年前，在著名的猜测玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)中首次提出了波长与相互作用范围之间的关键性联系，之后又很快在核物理中变得著名起来。对于光子或者动能约1 MeV(约等价于1010K)的中子之间的碰撞，德布罗意波长(约30×10-13 cm)比原子力范围大得多。因此，s波散射、共振和隧穿就成为原子物理研究中的主要特性。这些行为可能很快也会变为分子物理的主要特性，尽管在分子物理中想要达到对应长度的波长范围要困难得多。
一旦进入那个范围，分子物理学家将会拥有很多核物理学前辈们所没有的巨大优势。分子内和分子间相互作用都将很大程度上受外加电场或磁场强烈影响。同时，对于分子来说，由激光诱导产生的相干激发过程将提供一种相当有力的工具。另外。至少对于样品系统来说，分子理论和电子结构计算常常能指导实验的设计和解释。
冷和超冷分子这一领域之所以会引起人们极大的兴趣还有一个基础性的原因。为了获得这样低的温度范围，我们首先需要把自己从传统热力学中解放出来。人们曾长期认为，只有液氦才能实现BEC。人们曾经预料，在形成量子简并气体所需的温度和密度到达之前，热力学会贯穿于一般的凝聚过程。现在，很多种原子和少量分子蒸气在温度达到10-6 K或更低时已经实现了BEC。这就需要寻找一条使动能变得很小而难以到达平衡态的通道。这与支配大多传统化学合成的基本原则是一样的。很多对生物起关键作用的有机分子团簇，在热力学上是不稳定的．但的确是由动力学主导通道生成的。这同样可能是大量有机分子是如何出现在星际介质中的原因，尽管在宇宙中碳的丰度较低。这样来看，冷分子研究甚至可以使实用主义化学家为避开热力学而更大胆地去寻找更多极端的方法。
本书中很多的技术和概念都可以从Otto Stern进行的先驱性分子束的工作中找到依据。作为爱因斯坦的第一个博士后，Stern对Genken实验很感兴趣，并在他后来的实验室中将其实现。在他的年代，“束”可能被看作是有误导性的宽泛的叫法。因此，他将其称为“分子射线”。现在看来，这似乎预言了为寻找长德布罗意波长而进行的长达一个世纪的努力。在1931年Fraser所著的《分子射线学》一书中．Stern强调这种方法的特点为“它的直接性和(至少在原则上)它的原始性”。对于本书，他的一句赞美词也同样适用：“……(分子束中蕴含的)那份美丽和独特魅力，始终如一地吸引着工作于此领域的物理学家们。”
Dudley Herschbach
剑桥，马萨诸塞州
