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標題: 愛爾蘭科學家發現光子奇異性質：或顛覆量子力學基礎 [打印本頁]
作者: 寂靜天花板    時間: 2016-6-3 19:19
標題: 愛爾蘭科學家發現光子奇異性質：或顛覆量子力學基礎
據國外媒體報道，光的一種奇異現象可能正在顛覆量子力學的基礎。光子是構成光的粒子，它們構成了一個基于光的莫比烏斯環，其中表現出的動量特征是此前科學家認為不可能出現的。這項發現可能會動搖量子力學的一些基本假設，后者是描述亞原子粒子世界的經典理論。
% c$ |$ y5 V( m2 v這項研究的合作者之一，愛爾蘭都柏林圣三一學院的物理學家保羅·埃薩姆(Paul Eastham)指出：“這是光的一種基本性質，我們證明了其和人們此前設想的不太一樣。”- p5 O; R' Z4 B: H/ n5 [) h) ?1 Y1 q
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“空心”的光
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1 e. F0 m8 s9 a, d這項研究的最早淵源還要追溯到200多年前，當時的愛爾蘭物理學家和天文學家威廉·漢密爾頓(William Hamilton)和他的合作者漢弗萊·勞埃德(Humphrey Lloyd)預言，具備某種特定內部原子結構的晶體將能夠產生中空的“光管路”，前提條件是入射光線照射到晶體表面的角度合適。; C' s9 p* t0 \5 ^
　　
) D5 p# U: Q& ]3 b+ y% A+ q5 t0 W為了向這一200多年前的偉大發現致敬，埃薩姆與合作者決定深入探查這一現象背后的理論基礎。首先他想到的是，這樣一種中空形態的光線對于光子的角動量究竟意味著什么。隨著在數學運算方面的深入進行，他突然意識到一些奇怪的事情：在這一中空光線中的光子將具備的角動量約為1.5倍的普朗克常數，后者是描述能量與波長之間關系的基本物理學常數。: e7 G3 L9 Q6 p8 e4 g9 q7 t! i
　　
( G" l8 H) Q" ]* s( R但這樣的情況是令人難以相信的，因為量子理學原理限定了光子的角動量必須是普朗克常數的整數倍，比如2倍，-3倍等等，而不能出現0.5倍這樣的情況。7 ?# R$ A8 {, O" A
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自旋為半的光子7 N* Z% b* D4 x2 c* v
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為了檢驗他們計算結果是否的確在現實中存在，他們決定對這一理論進行實驗驗證。他們將一束激光以精確的特定角度射向一塊晶體，隨后使用一種被稱作干涉儀的光學部件對這束激光進行分束，并按照其自旋特征進行分離。5 o8 ~, a- }2 V. u6 U, t; T
　　
- q; S5 n3 O( H/ s& g  U' _0 b非常明確的實驗結果就是，在測量時，這些光子的角動量值分別顯示約為1.5倍普朗克常數和-1.5倍普朗克常數。研究組已經將相關研究結果發表在4月29日出版的在線版《科學進展》雜志上。/ H; l8 L  D0 Z' q2 f. j; U
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這項研究的另外一位合作者，同樣來自愛爾蘭都柏林圣三一學院的物理學家凱勒·巴蘭汀(Kyle Ballantine)表示，這項發現非常有趣，因為其暗示光子的行為可能與我們此前對其作出的預測不符合。他說：“所有粒子都可以被分為兩大類，第一類叫玻色子，其中就包括光子，這類粒子的特點是它們都有整數角動量(自旋量子數是整數)，另一類粒子叫做費米子，比如電子，這類粒子的自旋量子數就不是整數。這樣的區別非常重要，因為這會導致非常不同的量子行為。而我們此次研究的結果顯示，我們能夠創造出一束光子流，其行為類似費米子，這兩者是完全不同的。”
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不過，這項研究也并不會就此削弱普朗克常數的重要性，或是顛覆整個亞原子物理學大廈的根基。埃薩姆表示：“我們并未打破量子力學。”
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當然，不管如何，這項研究得到的結果仍然非常新穎，它深層的意義目前仍然不甚明確。但其中一項至少是明確的：這項發現將對量子計算和密碼學研究產生影響，這兩個領域的研究都是基于亞原子粒子的相關性質，而關于這一方面，我們可能需要修正一些原先的觀點。/ L. o' o$ H  ]: \! i0 {3 `, {
作者: oobama    時間: 2016-6-3 20:41
社區有能看懂這篇文章的嗎？？？？？？？？
作者: tospoxjm    時間: 2016-6-4 09:20
天花板大俠的文章看了真開眼見，不懂可以慢慢體會，中間不懂得名詞可以搜搜搜。
作者: 25攝氏度    時間: 2016-6-4 12:53
我是來灌水的



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