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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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芝諾效應被證實:原子被盯著時不會動 已有3人參與
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當你觀察的時候,一個系統(tǒng)并不會發(fā)生改變,這是最奇怪的一個量子預言,F(xiàn)在康奈爾大學的物理學家們做實驗證實了這一理論。他們的工作為控制并利用原子量子態(tài)從根本上找到了新方法,科學家們能根據(jù)這一原理來制造各種新型傳感器。 該實驗由Utracold實驗室的Mukund Vengalattore實施,這位物理學助教建立了康奈爾大學第一個將材料冷卻至比絕對零度高0.000000001度的研究項目。10月2日的物理評論快報曾描述他的這一工作。 芝諾效應被證實:原子被盯著時不會動 研究生Yogesh Patil 和 Srivatsan K. Chakram在真空室里創(chuàng)造并冷卻約10億個銣原子,并利用激光束將這些原子暫停下來。在這種狀態(tài)下銣原子會像它們在晶體物質中一樣有序地排列起來。但即便在這樣的低溫下,這些原子依舊能在晶格中到處挖隧道。著名的海森堡測不準原理認為粒子的位置和速度會相互影響。溫度是測量粒子運動的一種手段。在接近絕對零度的低溫條件下,粒子之間的位置相對寬松;當你觀察它們的時候,你會發(fā)現(xiàn)原子有可能在這個地方就像在另外一個地方一樣。 研究人員們強調說他們只能通過觀察來抑制量子隧道貫穿。這就是所謂的“量子芝諾效應”,該效應以希臘哲學家的名字命名,它于1977年由德克薩斯大學奧斯汀分校的E. C. George Sudarshan和Baidyanath Misra提出,他們指出量子測量的神秘準則,在原則上會使一個量子化系統(tǒng)會被反復測量“凍結”。 先前曾有實驗展示亞原子粒子“旋轉”的芝諾效應。Vengalattore說:“這是第一個在真實空間中通過測量原子運動觀察到的量子芝諾效應。由于我們在實驗中演示的高控制程度,我們得以逐漸地調整我們觀察這些原子的方式。利用這種調整,我們也能夠在這一量子系統(tǒng)中演示一種被稱作'經典透射'的效應!绷孔有Ш,原子開始像經典物理預料的那樣行動。 研究人員們通過原子單獨的激光成像來觀察它們。一個光學顯微鏡看不到單個的原子,但激光成像能讓原子發(fā)出熒光,顯微鏡能夠捕捉這種光束。當激光成像結束或者將光調暗,原子就能自由地隧穿。但隨著激光束越來越亮、測量越來越頻繁,原子隧穿開始急劇減少。 論文的主要作者Patil說:“這給了我們一個前所未有的工具來控制量子系統(tǒng),也許我們甚至能逐個地控制原子!彼赋觯幱谶@種狀態(tài)下的原子對外來力極度敏感,因此這一研究坑啟發(fā)各種新型傳感器誕生。 實驗在該小組發(fā)明的一種新型成像技術的幫助下得以成功實施,該技術讓研究人員得以觀察到處于同一量子狀態(tài)下的超冷原子。Vengalattore說:“學生們做了不少貢獻,實驗的成功令我們感到非常高興。我們現(xiàn)在擁有獨特的能力來控制量子動力,只需要簡單地觀察它們即可! 這讓我們想到了《神秘博士》中描述的“哭泣天使”,人們只要看著這種像雕塑一樣的外星生物,它們就無法移動。在量子世界,這句話也許是對的:“被盯著的鍋永遠燒不開”。 |

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