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)驗基于一個(ge)違反常規的量子(zi)(zi)力(li)學(xue)重要原則:真空并不“真空”,實(shi)際上,真空中充滿了各種不斷波(bo)動的粒(li)(li)子(zi)(zi)。它們出現(xian)后(hou)卻又在瞬間(jian)消失,因(yin)此(ci)常被(bei)稱為虛擬(ni)粒(li)(li)子(zi)(zi)。物理學(xue)家摩爾早在上世紀70年代就曾預(yu)言,虛擬(ni)光(guang)子(zi)(zi)轉變(bian)成真實(shi)光(guang)子(zi)(zi)的現(xian)象將會發(fa)生(sheng)(sheng)。他(ta)認(ren)為,如果虛擬(ni)光(guang)子(zi)(zi)能從鏡子(zi)(zi)上反彈起來,而鏡子(zi)(zi)是以(yi)近乎光(guang)速(su)的速(su)度移動,上述情況(kuang)就會發(fa)生(sheng)(sheng)。
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。
科研人員(yuan)表(biao)示,光子(zi)出(chu)現(xian)的(de)原(yuan)因在于其自(zi)身缺少質量(liang),因此,激發出(chu)它們的(de)虛擬狀態需要較(jiao)少的(de)能量(liang)。原(yuan)則(ze)上來說,還可以在真(zhen)空(kong)中創(chuang)造出(chu)其他粒子(zi),例如電(dian)子(zi)或質子(zi)等(deng),但這需要更多的(de)能量(liang)。
成對(dui)(dui)光(guang)子(zi)(zi)的(de)研究(jiu)(jiu)成果或可用于(yu)量(liang)子(zi)(zi)計算機等(deng)相關量(liang)子(zi)(zi)信(xin)息研究(jiu)(jiu)領(ling)域。然而,此次實驗的(de)主要價值在于(yu)增進人們對(dui)(dui)于(yu)基礎物理概念(nian)的(de)了解,比(bi)如真空波(bo)動,即真空中瞬間出現并消失的(de)虛擬粒子(zi)(zi)等(deng)。通常認(ren)(ren)為,真空波(bo)動與“暗能(neng)量(liang)”可能(neng)有(you)關聯,促進了宇(yu)宙膨(peng)脹的(de)加(jia)速,而這(zhe)種加(jia)速已(yi)通過今年的(de)諾(nuo)貝爾物理學獎(jiang)獲得了確認(ren)(ren)。