科學家讓光子“穿墻遁壁”

科學家讓光子“穿墻遁壁”

據物理學家組織網報道，英國劍橋大學卡文迪什實驗室的科學家首次利用光讓電子穿過了經典力學里無法穿越的“墻壁”(勢壘)，實現了量子隧穿，科學家們有望借此研制出新的凝聚態。相關研究發表在《科學》雜志上。

在量子力學里，量子隧穿效應為一種量子特性，是電子等微觀粒子能夠穿過它們本來無法通過的“墻壁”的現象。正常情況下，粒子無法穿過這些“墻壁”，但如果這些粒子足夠小，這一切就可以發生。在放射性衰變發生時、在很多化學反應中以及在掃描隧道顯微鏡內都會出現這種量子隧穿效應，這是因為根據量子力學，微觀粒子具有波的性質，因而有不為零的概率穿過這些“墻壁”。

該研究團隊的領導者杰里米·鮑姆博格表示:“告訴電子如何穿過“墻壁”的技巧是讓光同電子“聯姻”?！?/p>

科學家們解釋道，這場“聯姻”是“命中注定”的，因為光以共振腔光子的形式出現，科學家們將一束光捕獲在鏡子之間，讓其在鏡子間來回反彈，光把電子夾在中間，讓電子振動穿過墻壁。

研究人員皮特·克里斯托弗里尼指出:“這場"婚姻"產生的后代實際上是新的不可分割的粒子，這些粒子由光和物質組成，可以自由地通過像平板一樣的半導體"墻壁"而消失?！?/p>

科學家表示，新粒子的獨特特征之一是它們會朝一個特定的方向延伸，而且它們之間也存在著強烈的相互作用。

目前，很多試圖制造出“凝聚態”的半導體物理學家正在密切關注這些相互作用強烈的粒子?！澳蹜B”指的是由大量粒子組成且粒子間有很強相互作用的系統。低溫下的超流態、超導態、玻色—愛因斯坦凝聚態、磁介質中的鐵磁態、反鐵磁態等都是凝聚態，它們能在半導體內毫無損失地“旅行”。這些新的帶電粒子也具有量子力學特征，即能同時出現在兩個地方，因此，科學家們有望使用這些新粒子，將原子物理學家的想法變為實用設備。

在人的印象中，光流動不羈。實際上，光子(或者說電磁波)與有形體的物質(或者說凝聚態)之間，沒有截然區分。這就是一百年前科學家發現的“波粒二象性”的道理。如果你把物體冷卻到接近絕對零度，它就會表現出一種與激光極其相似的流動性。而卡文迪什實驗室的成就，是一種新的演示成功地讓光與物質不分彼此，結合成能穿透別物的流動形態，而這種形態還沒有先例。今后，科學家會試圖在量子實驗中應用這種新形態，看看它能不能帶來突破。