
幾乎一切皆有可能 - 至少對於亞原子粒子。
量子力學的眾多神秘後果之一(控制小原子顆粒的行為的規則)之一是,單個顆粒可以穿過原本無法穿透的障礙。
現在,一項新的研究表明了這一點量子隧道效果可能會在相對較長的距離內發生,即使其他幾個顆粒阻礙了顆粒,顆粒似乎也會改變位置。實際上,粒子之間的相互作用似乎有助於它們。 [扭曲的物理:7個令人振奮的發現這是給出的
量子隧道
在古典物理學中,只有在有足夠能量的情況下才能進入某個地方。研究的合著者漢斯·克里斯托弗·納格爾(Hanns-Christophnägerl)說,例如,坐在山頂上的球不能越過山丘,除非有人將其推向山,否則奧地利因斯布魯克大學的物理學家漢斯·克里斯托弗·納格爾(Hanns-Christophnägerl)說。
但是量子力學的結果之一是亞原子顆粒直到測量它們,才有一個固定位置。取而代之的是,粒子有可能存在於每個可能的位置的可能性 - 它在沒有輕推的情況下在山的另一側繞過山的另一側的可能性非常非常小,但並非零。很少有量子粒子可以“隧道”到地點古典物理學會說他們無法到達。
儘管該概念違反了人類對物理世界的最期望,但量子隧道實際上是自然界中許多基本過程的基礎。例如,質子和中子可以從放射性衰減中的原子核中挖出。
但是,大多數隧道的隧道示例只涉及一個粒子,通常不可能使用理論模型來預測多個粒子如何在量子水平上相互作用。
長途旅行
取而代之的是,Nägerl和他的同事決定創建一個可以模仿其他量子系統的物理“量子模擬器”。
團隊冷卻了剖腹原子高於溫度絕對零(負459.67華氏度,或減去273.15攝氏度),並將原子放置在具有高強度激光器相交的橫梁產生的虛擬晶格中。橫梁創造了一個明亮和黑暗區域或能量景觀的模式,就像原子一樣,就像一塊被波紋峰和山谷所覆蓋的木板一樣。 (黑暗區域是原子的障礙。)在這種低溫下,原子的隨機搖擺幾乎完全停止,除了使用量子隧道外,沒有能量使原子移動。
然後,團隊施加了一支稍微改變能源格局的力量 - 本質上,傾斜了板,以使顆粒想要向下移動板。
為了實現這一壯舉,纖維原子與晶格中的其他剖腹原子共享斑點,從而通過與其他纖維原子的相互作用通過向下移動板來傳遞其省水的能量。但是顆粒並沒有隻穿過一個障礙。取而代之的是,團隊觀察到多個原子移至最多五個不同的障礙物,與其他原子共享斑點,並利用其與其他原子的互動,這是一個稱為相互作用變速的隧道共振的過程。
芝加哥大學的物理學家喬納森·西蒙(Jonathan Simon)說,對許多晶格站點上這些共鳴的觀察是新的。
但是,“原子必須跳出的隧道過程變得越來越慢。這對於將這種相互作用變速的隧道共振縮放到更大數量的晶格站點時,這並不是一個好兆頭,” Simon告訴Live Science。 “幸運的是,即使五到六個粒子的量子動力學開發直覺已經令人興奮且重要。”
西蒙說,使用冷原子模擬和理解這種複雜的量子相互作用可以一天用於設計下一代技術,例如室溫超導體,超高效的熱傳輸系統或具有新型光學特性的材料。
該發現今天(6月12日)在《科學雜誌》上報導。
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