室温量子突破震惊物理学家

科学家通过证明纳米颗粒即使在室温下也可以表现出量子旋转振动,从而实现了量子研究的突破,而不会冷却接近绝对零。使用椭圆形纳米颗粒固定在电磁场中,它们仔细调节激光器和镜子从其旋转中排出能量直至达到[...]

来源:SciTech日报
激光击中玻璃颗粒。图片来源:Lorenzo Dania (ETHZ)

科学家们在量子研究方面取得了突破,他们证明纳米粒子即使在室温下也能表现出量子旋转振动,而且无需冷却到接近绝对零的水平。

绝对零

使用保持在电磁场中的椭圆形纳米粒子,他们应用仔细调谐的激光和镜子来消耗其旋转中的能量,直到其达到几乎纯的量子基态。令人惊讶的是,粒子本身仍然保持数百度的高温,但其旋转以量子术语“冻结”。

探索量子物理的极限

量子物理的边界是什么?几十年来,世界各地的科学家一直在探索这个问题。为了使量子效应在技术中发挥作用,研究人员必须确定量子行为不仅在原子和分子中可能,而且在比这些微小的物质构建块大得多的物体中是否可能。

一个例子是直径约一百纳米的微观玻璃球。虽然每一个球体都比沙粒小一千多倍,但在量子领域仍然算得上很大。多年来,科学家们一直试图找出这种尺寸的粒子是否能够保留量子特性。苏黎世联邦理工学院的一个团队与维也纳工业大学的理论家合作,现已取得了一项重大发现。他们证明,这种球体的旋转振动不仅在通过高度复杂的技术冷却到接近绝对零时,而且在普通室温下都遵循量子物理规则。

振动量子:仅允许某些摆动

“微观粒子总是会稍微晃动,”维也纳工业大学理论物理研究所的 Carlos Gonzalez-Ballestero 说道。 “这种振荡取决于温度以及粒子如何受其环境影响。”

摄氏度

隔离热粒子中的量子旋转

实现破纪录的量子纯度

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