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作者:C. M. Wilson 来源:《自然》 发布时间:2011-11-22 10:26:23
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明升体育app家在真空中制出可测量的光
将虚拟光子转化成真实光子
 
据美国物理学家组织网11月17日报道,瑞典查尔姆斯理工大学的明升体育app家在真空中捕获到了不断出现和消失的光子,成功将虚拟光子转变成真实光子,制成了可测量的光,首次观测到40多年前就曾被预言的动力学卡西米尔效应,即平行金属板在辐射场真空态中存在吸引力的现象。相关研究结果发表在最新一期《自然》杂志上。
 
实验基于一个违反常规的量子力学重要原则:真空并不“真空”,实际上,真空中充满了各种不断波动的粒子。它们出现后却又在瞬间消失,因此常被称为虚拟粒子。物理学家摩尔早在上世纪70年代就曾预言,虚拟光子转变成真实光子的现象将会发生。他认为,如果虚拟光子能从镜子上反弹起来,而镜子是以近乎光速的速度移动,上述情况就会发生。
 
由于镜子不可能移动得如此之快,科研人员采用另一种方法实现了相同效应:通过改变到达超导电路的电距离,起到微波的镜面作用,而非改变到达镜子的物理距离。这个“镜子”名为超导量子干涉器(SQUID),其由量子电子元件构成,对磁场极其敏感。通过每秒数十亿次改变磁场的方向,可使“镜子”的振动速度达到光速的25%。镜子也会将自身部分动能转移给虚拟光子,这将促使它们突然出现。实验结果显示,光子会在真空中成对出现,明升体育app家能够以微波辐射的形式对其进行测量,构建出确实具有相同特性的射线,如同量子理论所述。
 
科研人员表示,光子出现的原因在于其自身缺少质量,因此,激发出它们的虚拟状态需要较少的能量。原则上来说,还可以在真空中创造出其他粒子,例如电子或质子等,但这需要更多的能量。
 
成对光子的研究成果或可用于量子计算机等相关量子信息研究领域。然而,此次实验的主要价值在于增进人们对于基础物理概念的了解,比如真空波动,即真空中瞬间出现并消失的虚拟粒子等。通常认为,真空波动与“暗能量”可能有关联,促进了宇宙膨胀的加速,而这种加速已通过今年的诺贝尔物理学奖获得了确认。(来源:科技日报 巍巍)
  
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