“从零到无穷大的混合物”:物理学家分裂了一个光子——最终得到了一群不可思议的粒子

物理学家发现分裂光子会导致复杂的状态,这可能会改变我们对粒子的看法。

来源:LiveScience

物理学家最近想知道如果尝试分裂光子会发生什么 - 他们发现了一些意想不到的行为可能会改变我们对粒子的看法。

在这项实验中,研究人员模拟了光子在不同条件下被快门切割的情况,结果表明,被切断的光子可以产生零到无限多个光子的复杂混合物,这引发了有关粒子相互作用本质的一些大问题。

光子是基本的光包,这意味着它们不由任何其他东西组成。那么尝试分裂光子到底意味着什么呢?这或许要归功于波粒二象性——量子力学的核心原理,即微小物体的奇异物理学。

根据波粒二象性,光子不仅是粒子,而且是波。通过理论计算,研究人员研究了如果将光子发送通过快门并在光子通过时将其关闭,从而有效地切断光子波的尾端,会发生什么。

这项新研究的合著者、奥斯陆大学理论物理学教授约翰内斯·斯卡尔 (Johannes Skaar) 告诉《生活科学》杂志:“我认为,大多数物理学家都会预计,完成此操作后,有一定的概率会出现零个光子,并且有一定的概率会留下一个光子。” “这大约是正确的,但并不完全正确。”

机会有多大?

这带来了量子力学的另一个奇怪的方面:它的概率性质。粒子以延伸到无穷大的概率云的形式存在。在观察到粒子之前,其属性(例如其位置或能量)处于可能值的叠加状态;我们所能知道的只是在某种状态下找到它的机会。

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带有激光和分束立方体的光学平台的照片,常用于光子学研究。

改变我们对粒子的看法