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芝諾效應(yīng)被證實(shí)：原子被盯著時(shí)不會(huì)動(dòng) 已有3人參與
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當(dāng)你觀察的時(shí)候，一個(gè)系統(tǒng)并不會(huì)發(fā)生改變，這是最奇怪的一個(gè)量子預(yù)言�，F(xiàn)在康奈爾大學(xué)的物理學(xué)家們做實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(xué)家們能根據(jù)這一原理來(lái)制造各種新型傳感器。 該實(shí)驗(yàn)由Utracold實(shí)驗(yàn)室的Mukund Vengalattore實(shí)施，這位物理學(xué)助教建立了康奈爾大學(xué)第一個(gè)將材料冷卻至比絕對(duì)零度高0.000000001度的研究項(xiàng)目。10月2日的物理評(píng)論快報(bào)曾描述他的這一工作。 芝諾效應(yīng)被證實(shí)：原子被盯著時(shí)不會(huì)動(dòng) 研究生Yogesh Patil 和 Srivatsan K. Chakram在真空室里創(chuàng)造并冷卻約10億個(gè)銣原子，并利用激光束將這些原子暫停下來(lái)。在這種狀態(tài)下銣原子會(huì)像它們?cè)诰w物質(zhì)中一樣有序地排列起來(lái)。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(cè)不準(zhǔn)原理認(rèn)為粒子的位置和速度會(huì)相互影響。溫度是測(cè)量粒子運(yùn)動(dòng)的一種手段。在接近絕對(duì)零度的低溫條件下，粒子之間的位置相對(duì)寬松；當(dāng)你觀察它們的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)原子有可能在這個(gè)地方就像在另外一個(gè)地方一樣。 研究人員們強(qiáng)調(diào)說(shuō)他們只能通過(guò)觀察來(lái)抑制量子隧道貫穿。這就是所謂的“量子芝諾效應(yīng)”，該效應(yīng)以希臘哲學(xué)家的名字命名，它于1977年由德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的E. C. George Sudarshan和Baidyanath Misra提出，他們指出量子測(cè)量的神秘準(zhǔn)則，在原則上會(huì)使一個(gè)量子化系統(tǒng)會(huì)被反復(fù)測(cè)量“凍結(jié)”。 先前曾有實(shí)驗(yàn)展示亞原子粒子“旋轉(zhuǎn)”的芝諾效應(yīng)。Vengalattore說(shuō)：“這是第一個(gè)在真實(shí)空間中通過(guò)測(cè)量原子運(yùn)動(dòng)觀察到的量子芝諾效應(yīng)。由于我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中演示的高控制程度，我們得以逐漸地調(diào)整我們觀察這些原子的方式。利用這種調(diào)整，我們也能夠在這一量子系統(tǒng)中演示一種被稱(chēng)作'經(jīng)典透射'的效應(yīng)�！绷孔有�(yīng)消失后，原子開(kāi)始像經(jīng)典物理預(yù)料的那樣行動(dòng)。 研究人員們通過(guò)原子單獨(dú)的激光成像來(lái)觀察它們。一個(gè)光學(xué)顯微鏡看不到單個(gè)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(dāng)激光成像結(jié)束或者將光調(diào)暗，原子就能自由地隧穿。但隨著激光束越來(lái)越亮、測(cè)量越來(lái)越頻繁，原子隧穿開(kāi)始急劇減少。 論文的主要作者Patil說(shuō)：“這給了我們一個(gè)前所未有的工具來(lái)控制量子系統(tǒng)，也許我們甚至能逐個(gè)地控制原子�！彼赋�，處于這種狀態(tài)下的原子對(duì)外來(lái)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(shí)驗(yàn)在該小組發(fā)明的一種新型成像技術(shù)的幫助下得以成功實(shí)施，該技術(shù)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(shuō)：“學(xué)生們做了不少貢獻(xiàn)，實(shí)驗(yàn)的成功令我們感到非常高興。我們現(xiàn)在擁有獨(dú)特的能力來(lái)控制量子動(dòng)力，只需要簡(jiǎn)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(wú)法移動(dòng)。在量子世界，這句話也許是對(duì)的：“被盯著的鍋永遠(yuǎn)燒不開(kāi)”。 |
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