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明升体育app家在真空中制出可测量的光 |
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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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