@ 2015.10.27 , 08:00
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芝诺效应被证实:原子被盯着时不会动

当你观察的时候,一个系统并不会发生改变,这是最奇怪的一个量子预言。现在康奈尔大学的物理学家们做实验证实了这一理论。他们的工作为控制并利用原子量子态从根本上找到了新方法,科学家们能根据这一原理来制造各种新型传感器。

该实验由Utracold实验室的Mukund Vengalattore实施,这位物理学助教建立了康奈尔大学第一个将材料冷却至比绝对零度高0.000000001度的研究项目。10月2日的物理评论快报曾描述他的这一工作。

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研究生Yogesh Patil 和 Srivatsan K. Chakram在真空室里创造并冷却约10亿个铷原子,并利用激光束将这些原子暂停下来。在这种状态下铷原子会像它们在晶体物质中一样有序地排列起来。但即便在这样的低温下,这些原子依旧能在晶格中到处挖隧道。著名的海森堡测不准原理认为粒子的位置和速度会相互影响。温度是测量粒子运动的一种手段。在接近绝对零度的低温条件下,粒子之间的位置相对宽松;当你观察它们的时候,你会发现原子有可能在这个地方就像在另外一个地方一样。

研究人员们强调说他们只能通过观察来抑制量子隧道贯穿。这就是所谓的“量子芝诺效应”,该效应以希腊哲学家的名字命名,它于1977年由德克萨斯大学奥斯汀分校的E. C. George Sudarshan和Baidyanath Misra提出,他们指出量子测量的神秘准则,在原则上会使一个量子化系统被反复测量“冻结”。

先前曾有实验展示亚原子粒子“旋转”的芝诺效应。Vengalattore说:“这是第一个在真实空间中通过测量原子运动观察到的量子芝诺效应。由于我们在实验中演示的高控制程度,我们得以逐渐地调整我们观察这些原子的方式。利用这种调整,我们也能够在这一量子系统中演示一种被称作‘经典透射’的效应。”量子效应消失后,原子开始像经典物理预料的那样行动。

研究人员们通过原子单独的激光成像来观察它们。一个光学显微镜看不到单个的原子,但激光成像能让原子发出荧光,显微镜能够捕捉这种光束。当激光成像结束或者将光调暗,原子就能自由地隧穿。但随着激光束越来越亮、测量越来越频繁,原子隧穿开始急剧减少。

论文的主要作者Patil说:“这给了我们一个前所未有的工具来控制量子系统,也许我们甚至能逐个地控制原子。”他指出,处于这种状态下的原子对外来力极度敏感,因此这一研究能启发各种新型传感器诞生。

实验在该小组发明的一种新型成像技术的帮助下得以成功实施,该技术让研究人员得以观察到处于同一量子状态下的超冷原子。Vengalattore说:“学生们做了不少贡献,实验的成功令我们感到非常高兴。我们现在拥有独特的能力来控制量子动力,只需要简单地观察它们即可。”

这让我们想到了《神秘博士》中描述的“哭泣天使”,人们只要看着这种像雕塑一样的外星生物,它们就无法移动。在量子世界,这句话也许是对的:“被盯着的锅永远烧不开”。

本文译自 Phys,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 61+1

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  1. 3357530

    缓缓将手伸进裤子打起了飞机,直到原子尴尬的移开目光

  2. alpha_boy
    @1 year ago
    3247065

    不停地用激光照那个原子?是不是从几个角度观测,不停地发射激光,最后像超声波定住小球一样,反而把那个原子定住了?

    这种观测本身就会对被观测物产生影响,自然就带来了控制作用……观测如果不够频繁,或者激光发射的角度变化,也许还会会带来推动作用?……

  3. 2997495

    刘欣慈的球状闪电讲得就是这个!!!

  4. 被打的酱油
    @2 years ago
    2975237

    为什么没人注意一下那个小男孩?!

  5. 2972310

    实际上就是概率问题吧,测量次数越多,概率就越平稳

  6. 培根煎蛋
    @2 years ago
    2971979

    就像旧版GTA,你打爆一堆警车,一会回过头,车和人都没了

  7. 你好
    @2 years ago
    2970619

    想它的时候,它就不存在了,好恐怖~

  8. 筱白to
    @2 years ago
    2970351

    为什么我盯着美女看,美女还是会动

  9. 啊啊啊啊啊
    @2 years ago
    2970262

    字我全认识…

  10. 2969903

    事件驱动模型。

  11. 强袭钢大木
    @2 years ago
    2969652

    CNM看什么看劳资卡住了快来帮我一把。

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