瑞典科學(xué)家在真空中“變出”可測量的光|高溫泵|高溫水泵

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)11月17日報(bào)道，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的科學(xué)家在真空中捕獲到了不斷出現(xiàn)和消失的光子，成功將虛擬光子轉(zhuǎn)變成真實(shí)光子，制成了可測量的光，觀測到40多年前就曾被預(yù)言的動(dòng)力學(xué)卡西米爾效應(yīng)，即平行金屬板在輻射場真空態(tài)中存在吸引力的現(xiàn)象。（高溫泵）相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在一期《自然》雜志上。

　　實(shí)驗(yàn)基于一個(gè)違反常規(guī)的量子力學(xué)重要原則：真空并不“真空”，實(shí)際上，真空中充滿了各種不斷波動(dòng)的粒子。它們出現(xiàn)后卻又在瞬間消失，因此常被稱為虛擬粒子。物理學(xué)家摩爾早在上世紀(jì)70年代就曾預(yù)言，虛擬光子轉(zhuǎn)變成真實(shí)光子的現(xiàn)象將會(huì)發(fā)生。他認(rèn)為，如果虛擬光子能從鏡子上反彈起來，而鏡子是以近乎光速的速度移動(dòng)，上述情況就會(huì)發(fā)生。

　　由于鏡子不可能移動(dòng)得如此之快，科研人員采用另一種方法實(shí)現(xiàn)了相同效應(yīng)：通過改變到達(dá)超導(dǎo)電路的電距離，起到微波的鏡面作用，而非改變到達(dá)鏡子的物理距離。這個(gè)“鏡子”名為超導(dǎo)量子干涉器（SQUID），其由量子電子元件構(gòu)成，對磁場極其敏感。（高溫水泵）通過每秒數(shù)十億次改變磁場的方向，可使“鏡子”的振動(dòng)速度達(dá)到光速的25%。鏡子也會(huì)將自身部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移給虛擬光子，這將促使它們突然出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，光子會(huì)在真空中成對出現(xiàn)，科學(xué)家能夠以微波輻射的形式對其進(jìn)行測量，構(gòu)建出確實(shí)具有相同特性的射線，如同量子理論所述。

　　科研人員表示，光子出現(xiàn)的原因在于其自身缺少質(zhì)量，因此，激發(fā)出它們的虛擬狀態(tài)需要較少的能量。原則上來說，還可以在真空中創(chuàng)造出其他粒子，例如電子或質(zhì)子等，但這需要更多的能量。

　　成對光子的研究成果或可用于量子計(jì)算機(jī)等相關(guān)量子信息研究領(lǐng)域。然而，此次實(shí)驗(yàn)的主要價(jià)值在于增進(jìn)人們對于基礎(chǔ)物理概念的了解，比如真空波動(dòng)，即真空中瞬間出現(xiàn)并消失的虛擬粒子等。通常認(rèn)為，真空波動(dòng)與“暗能量”可能有關(guān)聯(lián)，促進(jìn)了宇宙膨脹的加速，而這種加速已通過今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得了確認(rèn)。