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迄今最宏观波粒二象性视察实验获得成功

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来源: 作者: 2019-05-16 19:14:06

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量子力学的核心概念之一,就是波粒二象性,所有对象都可以被看作同时具有波的特质及粒子的特质。而据日前发表在arXiv预印本站上的一篇论文称,维也纳大学的物理学家们完成了迄今最宏观的波粒二象性观察实验,打破了波粒二象性的份子大小原有纪录——这个巨大份子包括超过800个原子,由大约5000个质子、5000个中子和5000个电子构成。

量子力学认为,微观粒子有时会显示出波动性(此时粒子性较为不显著),有时又会显示出粒子性(这时波动性较为不显著),在不同的条件下分别表现出波动或粒子的性质,这种行为5岁儿童发烧怎么办
被称为波粒二象性。它是量子力学的基要概念,是专门针对经典概念没法完整描写量子物体的物理行动而提出的假说,其也许很难想象,但却可以在实验室中得到证明。

譬如在著名的双缝实验中,从小孔中射出的光,通过两道狭缝投到屏幕上,会构成一系列明暗交替的条纹,这就是闻名遐迩的双缝干涉条纹,光子通过缝隙时似乎产生了类波动的行动,而所有微观粒子都会显示出波动性与粒子性。奇怪的是,按波粒二象性假说,更大的对象——宏观物体也应该能丈量到波粒二象性的叠加态,如病毒、细胞,甚至是棒球这么大的物体。但明显,我们没在任何地方看到过一个棒球呈现出量子叠加态。

这被认为是实验也无法逾越的困难。但物理学家们已视察到了波粒二象性的质子、原子和愈来愈大的份子,如巴基球。这就引出了一个有趣的问题:既然宏观物体由于质量过大而无法观察到微小的波动性,那么,究竟多大的物体才能观察到明显的波动性6岁小孩发烧怎么办
呢?

奥地利维也纳大学桑德拉·艾本伯格及其合作者回答了这个问题。他们创建了卟啉核全氟烷基链的树样分子,名称为C284.H190.F320.N4.S12。在这个超过800个原子的巨大分子中可观察到波动性的行动,而通过一系列狭缝实验的证明,其已打破了关于量子叠加态的观察纪录。研究人员表示该分子由单一化合物组成,包含大约5000个质子、5000个中子以及5000个电子,其具有相对较低的份子间结合力,因此比较不稳定,但在加热时相对稳定。

该结果被认为在波粒二象性的检测和对宏观物体的量子叠加观察两方面,均作出了极为显著的进步。

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