在史无前例的量子实验中2000个原子同时实现量子叠加

放大字体  缩小字体 2019-10-05 21:27:57  阅读:1395 作者:责任编辑NO。姜敏0568

科学家们早就知道这几点现实在理论上是正确的:世界中的每个粒子或一组粒子也是一种波 - 乃至大粒子,乃至细菌,乃至是人类,乃至是行星和恒星。波能够一起占有空间的多个当地。因而任何物质也能够一起占有两个方位。物理学家称这种现象为“量子叠加”,数十年来,物理学家现已运用小微粒证明了这一现象。

可是,近年来,物理学家扩展了他们的试验规划,用越来越大的粒子演示了量子叠加。现在,一个世界研究人员小组已使由2,000个原子组成的分子一起占有两个方位,即完成了量子叠加。

为了完成这一方针,研究人员建立了一个之前闻名试验的杂乱的现代版别,这个试验曾首要展现了量子叠加。

长期以来,研究人员就知道,光线穿过一块有两个缝隙的挡板时,会在挡板后边的墙壁上构成干与图画或一系列明暗条纹。可是光被理解为无质量的波,而不是由粒子组成的东西,因而这并不古怪。可是,在1920年代的一系列闻名试验中,物理学家标明,经过薄膜或晶体发射的电子将以相似的方法起作用,在衍射资料后边的挡壁上构成像光相同的图画。

假如电子仅仅是粒子,并且一次只能占有一个空间,那么它们将在薄膜或晶体后边的挡壁上构成两条大致呈狭缝状的条纹。可是,相反,电子以杂乱的方法碰击了那堵墙,标明电子现已发生了干与。这是波的一个信号;在某些当地,波峰重合,构成了更亮堂的区域;而在其他当地,波峰与波谷重合,因而两者彼此抵消,构成了一个暗区。由于物理学家现已知道电子具有质量并且肯定是粒子,所以试验标明物质既充任单个粒子又充任波。

可是用电子发生干与图是一回事。用大分子做这件事要杂乱得多。较大的分子具有较不容易检测到的波,由于更大的物体具有较短的波长,或许导致简直看不见的干与图。并且,这些2,000原子的粒子的波长小于单个氢原子的直径,因而它们的干与图谱不那么有目共睹。

为了进行大型物体的双缝试验,研究人员制作了一台能够发射分子束(这些物体被称为“富含氟烷基硫烷基链的低聚四苯基卟啉”,分量是氢原子的25,000倍)的机器,能够穿过一系列带有多个狭缝的格栅和挡板。光束长约2米。科学家在论文中写道,光束足够大,以至于研究人员在规划光束发射器时有必要考虑重力和地球自转等要素。在进行量子物理试验时,他们还使分子坚持必定温度的状况,因而,他们不得不考虑加热以推进粒子运动。

当研究人员翻开机器电源时,光束远端的检测器仍显示出干与图样。分子一次占有空间中的多个点。

研究人员写道,这是一个令人兴奋的成果,证明了比以往任何时候都更大的量子干与。

作者写道:“下一代物质波试验会将质量进步一个数量级。”

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