[爆卦] 新實驗顯示量子穿隧效應非瞬間發生

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https://www.nature.com/articles/s41586-020-2490-7 量子穿隧效應指是指像電子等粒子能夠越過位能障壁的量子行為(儘管位能障壁高度大於 粒子總能量)。這在古典力學中不可能發生,但在量子力學中卻可以給出合理解釋。人類 已經將此效應應用於隧道二極體、掃描隧道顯微鏡等電子器件。 然而多年來,物理學家對"量子穿隧需要多少時間?"這個問題一直沒有定論。理論計算可 以得到穿隧過程超光速這個結果(這不代表資訊傳播速度也超光速,所以並沒有違背狹義 相對論)。質疑者認為量子力學中,粒子的位置是不確定的,這使我們難以判斷粒子究竟 是何時進入和離開位能障壁,因此也無法判斷此過程何時開始與結束。 在今年之前,量子穿隧速度的最精細測量值來自去年澳大利亞格里菲斯大學的Igor Litvinyuk領導的團隊,他們測量氫原子中的電子穿出原子的速度。 他們使用極短雷射脈衝照向原子,這輕微地擾動了電子,增加電子穿隧的可能性。接著他 們測量了雷射脈衝的亮度何時達到峰值,並假設這便是電子開始穿隧的瞬間;當電子一穿 出原子,他們就測量電子的逃逸速度和方向,再利用這些訊息算出電子何時從位能障壁的 另一邊出現。 最終他們測得電子在不超過1.8阿秒(10^-18)的時間內從原子中穿隧而出,輿論認為這個 測得的時間長度雖然幾乎為0,但並不能說電子在位能障壁中存在的時間為0。因為這個研 究並沒有檢測電子在位能障壁中存在的時長。 最近這幾個月,測量又有了突破,多倫多大學Aephraim Steinberg的團隊在《自然》上發 表了一篇新論文,文中敘述透過計算原子在位能障壁中存在的時長,他們測得了量子穿隧 所需時間。 他們利用藍色雷射構成的位能障壁,將超冷銣原子推入雷射位能障壁。利用原子自旋,他 們將原子自身當成微小的計時器。這些原子就像微小的旋轉陀螺,當它們通過磁場時,陀 螺會繞圈擺動。透過追蹤原子在磁場中的擺動方向就可以追蹤時間。他們製造了一個只存 在於位能障壁中的磁場,並測量原子進入這個位能障壁之前和之後的擺動位置,然後根據 測量結果算出原子在這個雷射位能障壁中停留了0.61毫秒後才從另一側穿出來。 實驗結果表明量子穿隧的時間不為0,而且位能障壁的厚度和原子的速度決定了原子停留 的時長。 究竟哪個實驗結果更接近真相?是接近瞬間發生還是需要毫秒的時間?兩種實驗結果的差 異來自於物理學對於如何在量子尺度下定義時間的爭論。數年來物理學家對時間作過不同 的定義,每個定義各有其意義但有時它們又會做出互相矛盾的預測。 "或許它們都對。"Litvinyuk這樣回答,他認為兩個實驗結果之間並沒有什麼爭議或差異 。因為他們所使用的時間定義是不同的。 分析和比較這兩種不同的測量方法,可能有助於科學家更接近時間的真相。 --
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.192.157.138 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1603806151.A.BA4.html
1Fgreensaru: 原來如此 10/27 21:42
2Fa210510: 跟我想得差不多 10/27 21:42
※ 編輯: jackliao1990 (123.192.157.138 臺灣), 10/27/2020 21:42:57
3Felec1141: 我早就說了 就是沒人信 10/27 21:43
4Fscum5566: 幹 我早就想到了,只是沒寫下來 10/27 21:43
5Fsam1304: 謝謝證實我的想法 10/27 21:43
6Fandy246667: 量子糾纏 10/27 21:44
※ 編輯: jackliao1990 (123.192.157.138 臺灣), 10/27/2020 21:44:35
7Fdtes50608100: 我曾祖父tm就想到了在那邊 10/27 21:44
8Frainjuly: 我早就做出來了 只是我攝影機記憶卡剛好用完 10/27 21:44
9Fted01234567: 恩!人類終於想到了 10/27 21:45
10Fbbosiq: 我也這麼覺得 10/27 21:45
11Fvenomsoul: 所以意思是,原本認為的穿隧效應是在障蔽的一邊消失, 10/27 21:45
12Fvenomsoul: 在另一邊出現,但實際上還是透過運動過去的? 10/27 21:45
13FDarkIllusion: 恩恩 跟我前幾天想的差不多 10/27 21:46
14Fralfeistein: 她吃一個下午茶 我馬上吃一個下午茶 10/27 21:46
15Fralfeistein: 這就是我們兩個相愛的方式 10/27 21:47
16Fpp0731: 早就知道了 10/27 21:48
17Fgameguy: 我進來了,我又出去了,打我啊 10/27 21:48
18Flarenz86: 嗯嗯我也這麼想 10/27 21:50
19FQorqios: 你電腦lag啦 10/27 21:53
20Fdias7812: 經過黨的批准需要的時間 10/27 21:55
21FTattoo: 跟我想的一樣 10/27 21:56
22Flikeyousmile: 像極了愛情 10/27 21:57
23Fpoisonshing: 我就說啦 10/27 21:59
24Fhuma7912: 嘿嘿被你們發現了 10/27 22:01
25Fsteven56138: 我以為這是常識欸 10/27 22:03
26FVOLK11: 量子穿隧時間本來就不為0 10/27 22:08
27FVOLK11: 因為時間本身也會流動 10/27 22:08
28Fsa0128: 果然是這樣啊 10/27 22:08
29Fpuyo: 位能障壁就是 10/27 22:08
30Fairva: 快推 不然別人以為我看不懂 10/27 22:09
31Fmnb1234: 我知道,五年才會穿越回來 10/27 22:09
32FBravoCharlie: 老梗是要講到什麼時候,每次想看留言就一人自以為幽 10/27 22:13
33FBravoCharlie: 默 10/27 22:13
34FJayceYen: 嗯 我十年前夢到的終於有人驗證出來了 當時都沒人聽得懂 10/27 22:23
35FJayceYen: 我在說什麼 10/27 22:23
36Fkerorobear: 幾年前就在學餐跟朋友討論出來了,教授叫我們別亂想 10/27 22:33
37Fgirafa: 可以請說中文嗎 謝謝 10/27 22:37
38Fmystage: 我早就說了齁 10/27 23:09
39Fs9623452: 我打給戈巴契夫 也是沒人接阿 10/27 23:24
40Fjjvh: 能量傳輸既然需要時間,那為啥會覺得穿隧不用時間。這實驗困 10/27 23:42
41Fjjvh: 難度是在怎麼量,而不是這想法很新穎 10/27 23:42
42Fstevenisaman: 這我老早發現了zzz 10/28 00:08
43Fccjj8: 量子糾纏 10/28 00:37
44FWindSucker: 用火 10/28 01:48
45Fylh007: 每次看到這種話題就忍不住點進來看推文 10/28 05:31
46Fshala: 幾年前我就説過了,唉 10/28 07:41
47Feric525498: 跟我想的差不多 10/28 08:37
48FPhySeraph: 我國小睡午覺時想到的 只是日記本太小 寫不下 10/28 10:11
49FDemia: 我之前在推文裡說過了啦。 10/28 10:24
50Fkwpn: 還用你說 10/28 16:56
51Fjones2011: 用三維空間無法解釋,但四維空間應該就可解釋 10/30 04:25

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