新聞中心
News Center
更新時間:2011-11-26
點擊次數:3161
據美國物理學家組織網11月17日報道,瑞典查爾姆斯理工大學的科學家在真空中捕獲到了不斷出現和消失的光子,成功將虛擬光子轉變成真實光子,制成了可測量的光,觀測到40多年前就曾被預言的動力學卡西米爾效應,即平行金屬板在輻射場真空態中存在吸引力的現象。(高溫泵)相關研究結果發表在一期《自然》雜志上。
實(shi)驗基于(yu)一個違反常(chang)規的(de)量(liang)子力學重要原則:真(zhen)空(kong)并(bing)不“真(zhen)空(kong)”,實(shi)際(ji)上,真(zhen)空(kong)中充滿了各(ge)種不斷(duan)波動的(de)粒(li)子。它們出現(xian)(xian)后卻又在瞬間消失(shi),因(yin)此(ci)常(chang)被稱為(wei)虛擬(ni)粒(li)子。物理學家摩爾(er)早在上世紀70年代就(jiu)曾預言,虛擬(ni)光(guang)(guang)子轉(zhuan)變成(cheng)真(zhen)實(shi)光(guang)(guang)子的(de)現(xian)(xian)象將會發生。他認為(wei),如(ru)果(guo)虛擬(ni)光(guang)(guang)子能從(cong)鏡子上反彈(dan)起來,而鏡子是以(yi)近乎光(guang)(guang)速的(de)速度移動,上述情況就(jiu)會發生。
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了相同效應:通過改變到達超導電路的電距離,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”名為超導量子干涉器(SQUID),其由量子電子元件構成,對磁場極其敏感。(高溫水泵)通過每秒數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移給虛擬光子,這將促使它們突然出現。實驗結果顯示,光子會在真空中成對出現,科學家能夠以微波輻射的形式對其進行測量,構建出確實具有相同特性的射線,如同量子理論所述。
科(ke)研(yan)人員表示,光子(zi)(zi)出現的原因在于其(qi)自身缺(que)少(shao)質(zhi)(zhi)量,因此,激發出它們的虛擬狀態需要(yao)較少(shao)的能(neng)量。原則上來說,還(huan)可以在真空中創造(zao)出其(qi)他粒子(zi)(zi),例(li)如電(dian)子(zi)(zi)或質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)等(deng),但這需要(yao)更多(duo)的能(neng)量。
成(cheng)對光(guang)子的(de)研(yan)(yan)究成(cheng)果或可(ke)(ke)用于(yu)量子計(ji)算機等相關量子信(xin)息研(yan)(yan)究領域。然而,此次實驗(yan)的(de)主要價(jia)值在于(yu)增進人們對于(yu)基礎物理(li)概念(nian)的(de)了解,比如真(zhen)(zhen)空波(bo)(bo)動,即(ji)真(zhen)(zhen)空中瞬間(jian)出現并(bing)消失的(de)虛擬粒子等。通常認為,真(zhen)(zhen)空波(bo)(bo)動與“暗能(neng)(neng)量”可(ke)(ke)能(neng)(neng)有關聯,促進了宇(yu)宙膨脹的(de)加速,而這種加速已(yi)通過今年的(de)諾貝爾物理(li)學獎(jiang)獲得(de)了確(que)認。