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科學家研究中子星RX J1856.5-3754 發現奇特真空雙折射的量子效應+quantum Zeno effect
2024-04-26 01:02:41 *
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作者 主題: 科學家研究中子星RX J1856.5-3754 發現奇特真空雙折射的量子效應+quantum Zeno effect  (閱讀 2595 次)
peter
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« 於: 2016-12-01 15:18:38 »



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https://www.eso.org/public/news/eso1641/?lang

光的線性極化表現出 中子星周圍的空白空間受到稱為真空雙折射的量子效應。

科學家觀測400 光年中子星  RX J1856.5-3754

真空雙折射迄今為止沒有直接的實驗演示



http://www.ifuun.com/a2016622173309/
量子電動力學(QED)預言了強磁場的一個特性,它可以讓真空產生類似液晶一樣的雙折射效應,使得偏振方向與磁場平行和垂直的光子的速度不一樣。這個效應導致的結果就是在中子星附近X射線的偏振方向會隨著磁場方位的改變而改變,直到距離中子星表面較遠的距離,磁場不足夠強了,偏振方向才會固定下來向前傳播
« 最後編輯時間: 2018-03-29 12:24:43 由 peter » 已記錄

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« 回覆文章 #1 於: 2016-12-04 16:12:53 »

http://www.cnbeta.com/articles/563891.htm

,八十多年前,科学家针对光在极强磁场中的行为表现提出了“真空双折射”理论,如今该理论终于得到了证实。真空双折射理论指出,磁场会使真空起到棱镜的效果,光从中穿过时会发生偏振现象。

科学家成功在距地球400光年之遥的中子星RX J1856.5-3754周围观测到了光的偏振现象。图为该中子星附近区域的照片。


图为暗淡的中子星RX J1856.5-3754周围的天空,该中子星位于南冕座。这部分天空中还包含了变星南冕座R星(左上角)周围或明或暗的星云,以及球状星团NGC 6723。

意大利国家天体物理研究所(INAF)和波兰绿山城大学(University of Zielona Gora)的天文学家在使用欧洲南方天文台的甚大望远镜研究一颗遥远的中子星发出的光线时,首次观测到了这种偏振现象。研究人员称,在接下来的十年间,在新一代望远镜的帮助下,我们可以利用这一特性判断中子星的大小和引力。
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« 回覆文章 #2 於: 2018-03-29 12:24:25 »

https://www.cnbeta.com/articles/science/711481.htm

目前,澳大利亚研究员劳伦·福格(Lauren Fuge)指出,除了著名的“薛定谔的猫(Schrodinger’s cat)”和海森堡的“不确定原理(uncertainty principle)”之外,量子效应还存在许多怪异现象。

你可能听过“薛定谔的猫”和海森堡的“不确定原理”,甚至量子纠缠(quantum entanglement),这些量子现象试图以极小比例解释世界,自从量子效应被发现,在一个世纪里这些神奇效应已是众所周知。

但事实上量子效应仅是原子和亚原子微粒怪异和违反直觉的开始,许多奇特的量子效应仍然令科学家迷惑不解,以下是五种最怪异的量子效应:

1、量子齊諾效應(quantum Zeno effect)
2、中微子缺少“身份識別”
3、Hong-Ou-Mandel效應
4、“真空雙折射=真空極化
5、溫度量子
 





1、量子齐诺效应(quantum Zeno effect)

让我们先从经典的“薛定谔的猫”理论开始吧,在这个著名的思维实验中,一只猫被困在装有放射性物质的盒子里,如果放射性物质进行衰变,辐射会触发一个释放毒气的探测器,这只猫会被杀死。

但我们检测盒子内部状况,发现盒子内部会同时存在两种状态:一种状态是猫没有腐烂,仍是活着的;另一种状态是猫已腐烂,它已死去。此刻我们决定观察一下盒子里面的情况,证实这只猫是死了,还是又活过了一天。

但是你每秒数千次窥视这个盒子,监测盒子中的放射物质,你可能改变这一变化过程。根据你所观测的方式,结果可能是延迟放射性衰变(被称为量子齐诺效应)或者加速放射性衰变(被称为量子反齐诺效应)。据悉,齐诺效应的命名源自古希腊哲学家齐诺的名字,这位哲学家曾提出一系列逻辑悖论,其中最著名的包括:关于龟兔赛跑的“阿基里斯谬论(Achilles)”,证实擅跑英雄阿基里斯追上乌龟是不可能的,因为任何距离都可切割成无数小的距离,乌龟会制造出无穷个起点,它总能在起点与自己之间制造出一个距离,不管这个距离有多小,但只要乌龟不停地奋力向前爬,阿基里斯就永远也追不上乌龟!

齐诺效应引起的变化是由于测量引起的干扰,甚至人们只需晃动盒子,而不是朝向盒子里观看,就完全足够了。

2、中微子缺少“身份识别”

“薛定谔的猫”是量子物理中较奇特的构想例子之一,证实叠加理论的存在。这一基础理论认为,物体能同时以两种或者更多状态存在,即一只存活或者死亡的猫并非你现实情况下所看到的,物理学家在实验室经常使电子同时顺时针和逆时针旋转。

基于以上观点,科学家表明神秘微粒——中微子,在穿行数百公里的范围内可保持两种或者更多的状态,中微子是一种亚原子粒子,它与物质几乎没有相互作用(每秒大约有10万亿个中微子穿过你的手)。同时,它们在穿越空间时,会在不同“味(用以区分不同类型的夸克和不同种类的粒子)”和类型之间快速振荡,中微子会以一种“味”开始,并以另一种“味”到达目的地。

但是这种转换并不简单,研究表明,在穿行过程中,中微子并没有明确的“味”,它们仍然处于一种“身份认同危机(identity crisis)”状态,同时存在多种“味”。

3、Hong-Ou-Mandel效应

量子光学是涉及光的一个研究领域,它与物质之间的相互作用是最小的。Hong-Ou-Mandel效应描述了两种光子在分束器(beam splitter)进行交互的奇特方式,它们可以反弹或者穿过,每种方式都有50%的可能性。

如果两种相同光子从两侧进入分束器,会出现四种可能性:上方光子被反射;下方光子被传输;上方和下方光子都被传输;上方和下方光子都被反射。

这里存在一些奇特现象,由于光子性质相同,我们无法区分第二种和第三种可能性之间的差别,同时,相同性质的光子可能彼此抵消。最终,你可能最终仅看到第一种和第四种可能性:两个光子总是位于分束器相同一侧的末端。

4、“真空双折射= 真空極化

有时我们必须在宏观尺度上观测宇宙,从而获得微观等级的认知。近期,天文学家正在研制一种非常致密、具有强磁性的中子星,从中发现“真空双折射(vacuum birefringence)”量子效应的第一证据。

据悉,“真空双折射”假设理论首次是上世纪30年代提出的,当时量子理论预测真空并非完全是“空的”,相反,真空还充满闪烁存在和消失的大量虚拟粒子。

正常情况下,我们预测光线穿过真空是不会发生变化的,但是光线证实了极端磁场,就像中子星周围的磁场一样,能够改变真空中这些虚拟粒子的性质,并影响穿过光线的极化状态。当光线抵达地面上的望远镜时,我们可以观察到宏观等级的量子效应。

5、温度量子

想像一下,你将烤箱内温度调高,然后放入一个蛋糕进行烘烤,由于烤箱部分位置仍处于室温条件,之后会发现蛋糕上有一些部分未烤熟。

我们通常认为,热量非常平滑地从热点区域流至邻近低温区域,使一个房屋加热,或者物体均匀受热。在量子物理学中,情况却并非如此。研究发现石墨烯具有独特的温度特征,石墨烯是一种由单层碳原子构成的特殊材料,电子携带热量以波纹形式传播,这些波纹意味着石墨烯中一些斑点仍保持低温,而其它位置被加热升温。

令人兴奋的是,波纹大小可以被控制,因此可以使用热量显微镜进行观察,有助于科学家在量子等级观察温度变化。如果我们能够利用这种效应,很可能将其应用在计算、医学和环境监测等方面。
« 最後編輯時間: 2018-03-29 12:27:24 由 peter » 已記錄

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