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物理学家们拍摄了原子在进行量子检测时的顿时

更新时间:2023-10-13 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

在被观察到之前,电子是一团混乱的“不确定性”。如同“薛定谔的猫”一样,只有当我们揭露“薛定谔的猫”的“盒子”,仔细仔细地看一看,一个电子就会在原子周围一个清晰的位置上停出来。Q16物理好资源网(原物理ok网)

我们如今更仔细地观察了这些现象是怎么发生的。一组来自法国、德国和荷兰的化学学家们通过对电场中锶离子的一系列快照,发觉了一个电子从“可能”到“现实”的转变量子和粒子物理学何以解释一切,这并不是一件全有或全无的事情。Q16物理好资源网(原物理ok网)

在一个世纪的大部分时间里,我们在日常生活中所经历的宇宙与我们企图近距离观察时所见到的并不完全一样。数学学核心的奇异性所形成的一个非同寻常的结果是,我们只能用一组称作叠加的机率来描述物体——直到我们用探针戳它们,用光轰击它们,以确定它们的大小和性质。Q16物理好资源网(原物理ok网)

在我们这个绝对的古典世界里,这很难想像。就连知名的化学学家欧文·薛定谔在第一次看到这个看法时也讽刺了它,他摆出了一个思维实验,其中包括一只想像中的猫,在我们看见它之前,它既是活的又是死的。Q16物理好资源网(原物理ok网)

只有打开袋子观察,猫的潜在生命就会持续或消失,起码在观察者的眼里是这样。薛定谔和爱因斯坦都认为它很傻,但从那之后,人们一次又一次地证明,这只猫的比喻确实确切地描述了数学学的运作方法。Q16物理好资源网(原物理ok网)

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还有一个问题是,是否存在理想量子检测这些东西,它可以检测一个系统的各个方面,而不会造成整个叠加坍缩成一个最终的答案。Q16物理好资源网(原物理ok网)

20世纪40年代,法籍瑞士物理家约翰·冯·诺伊曼觉得,检测一个量子系统的一部份——比如一个电子在轨道上的位置——将会形成足够的量子噪音,因而舍弃它的机率性质。数年后,美国理论化学学家格哈特·勒德斯对冯·诺伊曼的假定提出了指责,他强调,虽然在其他粒子显得清晰的时侯,个别仍未确定的粒子的可能性依然存在。Q16物理好资源网(原物理ok网)

尽管化学学家们在理论上同意勒德的观点,但要通过实验来证明这一点并不容易量子和粒子物理学何以解释一切,由于要借助检测个别自然发生的动作,而这种动作之间不会互相干扰。研究人员确定了一个缺乏电子的锶原子,以一种不清楚剩余电子所在的两种轨道中的哪一种的方法捕获了离子,使它们在二者的混和中变得模糊不清。Q16物理好资源网(原物理ok网)

这或多或少与量子计算机使用的设置相同。之后激光促使离子中电子的叠加联通,通过侦测电子落回原位时发出的光来确定轨道上的潜在联通。只有在侦测到光的情况下,我们就能觉得电子的绝对位置是锁定的。Q16物理好资源网(原物理ok网)

斯德哥尔摩学院的化学学家说:“每次我们检测电子的轨道时,检测的结果都是电子要么在较低的轨道上,要么在较高的轨道上,而不是在二者之间。”Q16物理好资源网(原物理ok网)

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从某种意义上说,这些检测促使电子决定它处于这两种状态中的哪一种。当锶离子被单独的激光旋转到不同的状态时,捕捉到大量的光子,这为研究小组提供了一幅在百万分之1秒内发生的过程演化的图片。Q16物理好资源网(原物理ok网)

她们发觉量子系统从可能到实际的转变并不是绝对的。它的个别方面是可以检测的,例如电子的最终位置,而其叠加的个别特点则是难以改变的,仍未决定的。正如卢德斯所说的那样。“这些发觉为自然的内部运作提供了新的解释,但是与现代量子化学学的预测相一致,”物理学家说。Q16物理好资源网(原物理ok网)

更重要的是,这些转变不是顿时的。通过拍摄原子的一个电子步入一个清晰轨道的快照,研究小组证明了变化是一个展开的变化,就似乎从完全不确定到特定轨道的转变是一个机率降低的问题,而不是一个忽然的决定。Q16物理好资源网(原物理ok网)

这不是第一个表明量子在电子的可能性中怎样跳跃的实验,而不是像“火山喷发”这样的展开过程关。但这确实为这些变化的发生方法降低了一些有趣的细节,因而可以实现理想的检测。Q16物理好资源网(原物理ok网)

可笑的是,那些都不能告诉我们,从量子可能性到清晰检测的转变,在事物的宏伟新蓝图中意味着哪些,更不用说怎么看待薛定谔那只在黑暗中耐心等待的可怜的猫了。Q16物理好资源网(原物理ok网)

我们所晓得的是揭露这个可怜植物的瓶盖并不会完全剥夺它的神秘感。虽然它的死亡速率比冯·诺依曼想像的要慢。Q16物理好资源网(原物理ok网)

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