三個獨立的研究小組首次發現泡利不相容原理在超冷原子氣體中的表現。這種現象被稱為泡利阻塞，早在30年前就有人預測到了。當量子氣體中的費米子原子無法躍遷到附近的量子態時，這種現象就會發生。

在三個實驗中，泡利阻塞降低了原子散射光的能力，使氣體更加透明。有一天，這種效應可能被用于改進基于超冷原子的技術，比如光學時鐘和量子中繼器。

著名的原則

自旋為半整數的粒子服從費米-狄拉克統計，這源于量子力學中的對稱性考慮。這種粒子被稱為費米子，它們遵循泡利著名的不相容原理，即費米子在一個系統中不能占據相同的量子態。

電子是費米子，泡利不相容原理解釋了為什么一個原子中的單個電子軌道最多可以包含兩個電子：一個自旋向上，另一個自旋向下。這給了元素周期表中不同原子的不同性質。泡利不相容原理也在半導體和絕緣體中起作用，在半導體和絕緣體中，電子無法對小電場的應用做出反應，因為這樣做需要移動到另一個量子態。而在半導體和絕緣體中，大多數附近的狀態都是滿的。

簡并氣體

許多原子是費米子，現在物理學家可以把一些費米原子氣體冷卻到足夠低的溫度，幾乎所有低的量子態都被填充到所謂的費米能級。這種稠密的超冷系統被認為是簡并的，原子的行為被認為與固體中的電子類似。

三個研究小組并沒有利用一個外部場來讓原子移動，而是向他們的簡并費米氣體發射光子。通常，當光線照射在原子氣體上時，一些光子會從原子中散射出去，根據動量守恒，原子會反沖，從光子中獲得動量。

然而，在原子的簡并費米氣體中，這種反沖往往需要一個過渡到附近的量子態，而另一個原子已經占據了該量子態。因此，散射不能發生，光子將繼續通過氣體?？梢杂^察到的結果是，當氣體冷卻到開始簡并的程度時，其透明度將增加。來源: www.ws46.com

三組實驗

一組科學家專注于光子從超冷氣體鍶-87原子散射的角度。他們發現通過這種方式，正向散射被抑制了，即光子的軌跡發生了僅微小的偏差，原子的反沖也很小。這與氣體中的原子被泡利阻塞，無法向附近的量子態進行小躍遷是一致的。然而，涉及較大原子反沖的光子散射沒有被抑制。這與原子能夠在費米能級以上大躍遷到未占據狀態是一致的。

與此同時，另一組科學家比較了鉀-40費米子氣體和銣-87氣體的光學性質。銣的同位素遵循玻色-愛因斯坦統計，因此不受泡利阻塞的影響。當冷卻到超冷溫度時，鉀-40氣體的透明度增加，而銣-87氣體的透明度沒有增加。

第三組來自麻省理工學院，該團隊將費米離子鋰-6原子冷卻到費米能級以下，并觀察到透明度的增加。這個團隊注意到，當他們增加照射在樣本上的光線強度時，這種效果就消失了。他們說，這是光散射加熱樣品的結果。