
有時,顆粒可以穿過牆壁。
儘管這聽起來像是科幻小說,但這種現像已得到充分記錄,甚至是根據統治著稱為量子力學的微觀世界的怪異規則所理解的。
現在,科學家已經衡量了這個時機傳球牆的竅門比以往任何時候都更準確,並在當今(5月17日)的《自然》(Journal)自然界中報告其結果。
該過程稱為量子隧道,並且當粒子穿過似乎無法做到的屏障時發生。在這種情況下,科學家測量了從原子逃脫的電子,而沒有必要的能量。在我們周圍的正常世界中,這就像一個孩子跳入空中,並以某種方式清理了整個房子。 [圖形:自然的最小粒子解釋了這是給出的
量子隧穿是可能的物質的波浪狀。聽起來很混亂,在量子世界中,粒子經常表現出像水波,而不是台球球。這意味著電子在一次和單個能量中都不存在,而是作為一個概率波。
“電子是通過波動函數描述的,這些函數從原子的內部平穩延伸到外部 - 部分始終在原子之外。”在同一自然界中,萊布尼茲大學漢諾威的物理學家曼弗雷德·萊因(Manfred Lein)在德國的漢諾威(LeibnizUniversität)漢諾威(LeibnizUniversitätHannover)解釋說。
現在,由以色列魏茲曼科學學院的Dror Shafir領導的物理學家促使電子從原子中挖出隧道,並在200次以內進行測量(Attosecond是10-18秒,或0.0000000000000001秒)。
研究人員使用激光來抑制通常將電子捕獲在氦原子中的能屏障。這種激光降低了屏障的強度足以使電子沒有逃脫原子所需的能量,但是它可以作弊和隧道。 (激光還將電子隧道挖出後將電子推回其父子原子。)
實驗團隊成員Weizmann Institute的Nirit Dudovich說:“我們在一個很短的窗口中知道了電子隧道。” “我們試圖追溯到電子離開障礙物並確切說出循環期間的何時離開障礙物的地步。”
為了衡量這一點,物理學家正在尋找光的光子當電子在隧穿後重新加入原子時,會產生。在某些情況下,科學家使用激光將電子踢開,以防止其與原子重組。
杜多維奇告訴《生命科學》:“這是一個時間依賴的踢。” “它最終告訴我們一些釋放電子的點。結果是,隧道發生在不到幾百個attosecond的情況下。”
這是科學家第一次能夠確定電子何時通過原子進行隧道。以前,理論計算預測了量子隧道,但以前從來沒有以這種準確性直接測量它。
這些發現可以幫助科學家了解依賴量子隧道的其他超快速過程。
杜多維奇說:“我們知道這種現象啟動了許多快速的過程,這本質上是非常基本的。” “因此,我們可以考慮到這一點,因為我們確實衡量了自然界許多過程中的第一步。”
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