@ 2014.09.15 , 11:15

科学家捕捉到了原子发出的声音

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一颗原子移动的声音对人耳来说是听不见的,但科学家们第一次成功地捕捉到了这种声音。瑞典哥德堡查尔莫斯工学院的科学家们发现原子移动时会发出十分轻微的声音,并证实这声音大概是D调。

原子的声音如此轻微,科学家是无法直接听到的。于是,科学家团队构建了一个毫米长的人工原子并把它放在超导材料上来测量它的电能。科学家在超导材料上激发原子,然后利用一个带有长金属“手指”的麦克风芯片来检测发出的音波。金属“手指”再把捕获音波转变为微波信号,这样他们就可以“看”到声音了。

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这是人造原子的放大示意图,以及负载它的集成超导量子干涉仪(SQUID)。SQUID赋予原子量子特性,指向左边的手指状突起可以对声波进行耦合。

“音波的振幅,或者说强度十分微弱。基本上来说,当你激发一个原子,它会发出声音,但一次只发出一个声子。”研究的共同作者Göran Johansson解释。“这是此频率下,所有可能的声音里最弱的声音了。”

这项研究已经发表在《科学》杂志上,它证实了不过物质有多小,只要它移动/振动,就会发出声音。

“根据理论,原子的声音会分化成量子颗粒,”研究的另一位共同作者Martin Gustafsson说,他是哥伦比亚大学的一位博士后研究员。“这种粒子是可探测的最弱的声音。”

科学家还发现这个声音是个D调,比钢琴上最高音符还高20个纯八度,这个音调人耳是听不到的。

虽然如此,研究仍能够帮助理解量子声音,也就是声子可以替代光子。光子通常被用于量子实验,但是它们的速度太快,很难操控。因为声音的速度远小于光,这项研究的结果可以用于量子计算。
“通过这个实验,我们打开了量子世界一扇新的大门,”研究共同作者,大学物理教授 Per Delsing说,“我们的长期目标是控制量子物理最终是其为我们服务,比如超快计算机等。”
现在科学家已经成功地看到了微波声音,他们计划继续实验来记录这些声音。让我们继续“倾听”他们的新进展吧。

本文译自 Tech Times,由译者 Skywalker 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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