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英物理學(xué)家首次用光讓電子穿越墻壁

發(fā)布時(shí)間:2012-4-12 02:29    發(fā)布者:nansaudi
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月6日(北京時(shí)間)報(bào)道,英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家首次利用光讓電子穿過(guò)了經(jīng)典力學(xué)里無(wú)法穿越的“墻壁”(勢(shì)壘),實(shí)現(xiàn)了量子隧穿,科學(xué)家們有望借此研制出新的凝聚態(tài)。相關(guān)研究發(fā)表在4月5日出版的《科學(xué)》雜志上。
  
  在量子力學(xué)里,量子隧穿效應(yīng)為一種量子特性,是電子等微觀粒子能夠穿過(guò)它們本來(lái)無(wú)法通過(guò)的“墻壁”的現(xiàn)象。正常情況下,粒子無(wú)法穿過(guò)這些“墻壁”,但如果這些粒子足夠小,這一切就可以發(fā)生。在放射性衰變發(fā)生時(shí)、在很多化學(xué)反應(yīng)中以及在掃描隧道顯微鏡內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)這種量子隧穿效應(yīng),這是因?yàn)楦鶕?jù)量子力學(xué),微觀粒子具有波的性質(zhì),因而有不為零的概率穿過(guò)這些“墻壁”。
  
  該研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者杰里米·鮑姆博格表示:“告訴電子如何穿過(guò)‘墻壁’的技巧是讓光同電子‘聯(lián)姻’。”
  
  科學(xué)家們解釋到,這場(chǎng)“聯(lián)姻”是“命中注定”的,因?yàn)楣庖怨舱袂还庾拥男问匠霈F(xiàn),科學(xué)家們將一束光捕獲在鏡子之間,讓其在鏡子間來(lái)回反彈,光把電子夾在中間,讓電子振動(dòng)穿過(guò)墻壁。
  
  研究人員皮特·克里斯托弗里尼指出:“這場(chǎng)‘婚姻’產(chǎn)生的后代實(shí)際上是新的不可分割的粒子,這些粒子由光和物質(zhì)組成,可以自由地通過(guò)像平板一樣的半導(dǎo)體‘墻壁’而消失。”
  
  科學(xué)家表示,新粒子的獨(dú)特特征之一是它們會(huì)朝一個(gè)特定的方向延伸,而且它們之間也存在著強(qiáng)烈的相互作用。
  
  目前,很多試圖制造出“凝聚態(tài)”的半導(dǎo)體物理學(xué)家正在密切關(guān)注這些相互作用強(qiáng)烈的粒子。“凝聚態(tài)”指的是由大量粒子組成且粒子間有很強(qiáng)相互作用的系統(tǒng)。低溫下的超流態(tài)、超導(dǎo)態(tài)、玻色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)、磁介質(zhì)中的鐵磁態(tài)、反鐵磁態(tài)等都是凝聚態(tài),它們能在半導(dǎo)體內(nèi)毫無(wú)損失地“旅行”。
  
  這些新的帶電粒子也具有量子力學(xué)特征,即能同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方,因此,科學(xué)家們有望使用這些新粒子,借用肉眼可見(jiàn)的量子力學(xué)將原子物理學(xué)家的想法變?yōu)閷?shí)用設(shè)備。
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