打破牛頓定律?
一顆成熟的蘋果從樹上掉下來,啟發(fā)了艾薩克·牛頓爵士提出了一種描述受力物體運動的理論。牛頓的運動方程告訴我們,一個移動的物體在直線上運動,除非有任何干擾的力改變了它的路徑。牛頓定律的影響在我們的日常生活中無處不在,從使跳傘者落到地球表面的引力場,到在加速的飛機中所感受到的慣性效應,再到地球圍繞太陽的公轉(zhuǎn)。 因斯布魯克大學的物理學家觀察到一維原子氣體中一個有趣的來回振蕩運動。 然而,在量子世界中,我們對于移動物體的直覺受到了強烈的挑戰(zhàn),有時甚至是完全失效的。想象一下如果一顆在水中下落的彈珠在水里上下振動,而不是直接向下運動?聽起來是不是很奇怪。然而,這正是因斯布魯克大學的實驗物理學家在來自慕尼黑、巴黎和劍橋的理論物理學家的合作下在一種量子粒子上所發(fā)現(xiàn)的。這種令人驚訝的行為的核心是物理學家所謂的“量子干涉”——即量子力學允許粒子表現(xiàn)得像波一樣,可以相互疊加或相互抵消。 接近絕對零度 為了觀察量子粒子的來回振蕩,研究小組必須將銫原子氣體冷卻到接近絕對零度的溫度,并將其限制在由高功率激光束實現(xiàn)的非常細的管子上。通過一種特殊的技巧,使得原子發(fā)生強烈的相互作用。在這樣極端的條件下,原子形成了一個量子流體,其運動被限制在了管的方向上。然后,物理學家將一個具有不同自旋態(tài)的雜質(zhì)原子進行加速,使其通過該原子氣體。當這個量子粒子移動的時候,觀察到了該雜質(zhì)原子在氣體粒子上發(fā)生了散射并反射了回來。這導致了一個與彈珠在水中墜落時的單向運動不同的振蕩運動。該實驗表明,牛頓定律不能用于量子領域。 量子流體有時像晶體 |