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瑞典科學(xué)家在真空中“變出”可測量的光|高溫泵|高溫水泵

發(fā)布日期:2011-11-26      瀏覽次數(shù):2717

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)11月17日報道,瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的科學(xué)家在真空中捕獲到了不斷出現(xiàn)和消失的光子,成功將虛擬光子轉(zhuǎn)變成真實光子,制成了可測量的光,觀測到40多年前就曾被預(yù)言的動力學(xué)卡西米爾效應(yīng),即平行金屬板在輻射場真空態(tài)中存在吸引力的現(xiàn)象。(高溫泵)相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在一期《自然》雜志上。

  實驗基于一個違反常規(guī)的量子力學(xué)重要原則:真空并不“真空”,實際上,真空中充滿了各種不斷波動的粒子。它們出現(xiàn)后卻又在瞬間消失,因此常被稱為虛擬粒子。物理學(xué)家摩爾早在上世紀(jì)70年代就曾預(yù)言,虛擬光子轉(zhuǎn)變成真實光子的現(xiàn)象將會發(fā)生。他認(rèn)為,如果虛擬光子能從鏡子上反彈起來,而鏡子是以近乎光速的速度移動,上述情況就會發(fā)生。

  由于鏡子不可能移動得如此之快,科研人員采用另一種方法實現(xiàn)了相同效應(yīng):通過改變到達超導(dǎo)電路的電距離,起到微波的鏡面作用,而非改變到達鏡子的物理距離。這個“鏡子”名為超導(dǎo)量子干涉器(SQUID),其由量子電子元件構(gòu)成,對磁場極其敏感。(高溫水泵)通過每秒數(shù)十億次改變磁場的方向,可使“鏡子”的振動速度達到光速的25%。鏡子也會將自身部分動能轉(zhuǎn)移給虛擬光子,這將促使它們突然出現(xiàn)。實驗結(jié)果顯示,光子會在真空中成對出現(xiàn),科學(xué)家能夠以微波輻射的形式對其進行測量,構(gòu)建出確實具有相同特性的射線,如同量子理論所述。

  科研人員表示,光子出現(xiàn)的原因在于其自身缺少質(zhì)量,因此,激發(fā)出它們的虛擬狀態(tài)需要較少的能量。原則上來說,還可以在真空中創(chuàng)造出其他粒子,例如電子或質(zhì)子等,但這需要更多的能量。

  成對光子的研究成果或可用于量子計算機等相關(guān)量子信息研究領(lǐng)域。然而,此次實驗的主要價值在于增進人們對于基礎(chǔ)物理概念的了解,比如真空波動,即真空中瞬間出現(xiàn)并消失的虛擬粒子等。通常認(rèn)為,真空波動與“暗能量”可能有關(guān)聯(lián),促進了宇宙膨脹的加速,而這種加速已通過今年的諾貝爾物理學(xué)獎獲得了確認(rèn)。

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