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量子力学突破!物理学家正在测试超导导线之间存在的一种神秘力量

TIME:2020-07-23   click:

量子物理学中最奇异的两种现象首次在一次实验中被聚集在一起——科学家们已经在利用这种装置来探索现实的极限。

通过在微晶片上放置两根非常接近的导线,现在可以在同一地点同时研究非常奇怪的卡西米尔效应和超导性,这在以前是不可能的。

这意味着物理学家将最终能够检验目前存在的一些关于量子引力的假设——量子力可以解释引力的理论。

这种由荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的研究人员开发的特殊设备,采用了一种新型传感器设计,以克服在超冷温度下将两根导线如此紧密地连在一起的挑战——这种温度是金属转化为超导体所需的温度。

首席研究员Simon Groblacher说:“琴弦的中心有一些孔,可以作为一种光学共振器。”“特定波长的激光被困在那里。”

“我们可以用这个光来测量两根电线之间的微小位移,这意味着我们可以测量在任何温度下作用在它们上的力。”

卡西米尔效应假设两个非常靠近的物体被“真空粒子”推到一起——量子力学认为,这些粒子应该存在,即使是在真空中。

因为卡西米尔效应,元件不能在芯片上太紧密地聚集在一起,虽然它已经被演示过很多次了,但直到现在它还没有被发现与超导性结合在一起。

超导是量子力学的另一个支柱,它描述了某些材料(包括铝和铅)在超低温度下不产生任何电阻的导电方式。

这两种效果在一个微芯片上的新混合——也许有点像微型超级英雄的跨界电影——对于想要深入了解量子物理中一些最古怪的想法是如何工作的科学家来说是令人兴奋的。

所有的实验和测量都可以从这个装置中出来,研究小组已经在用它的超导电线——在这个例子中是铝——来测试来自量子领域的各种假设,比如量子重力。

“我们已经可以证明一种更不可能也更有争议的量子引力理论,它预测我们应该看到一个强烈的卡西米尔效应,因为引力场从超导体上反弹,”研究人员之一理查德·诺特(Richard Norte)说。

这意味着,如果存在重力卡西米尔效应,它就不像科学家们之前认为的那么强烈,而且很多类似的发现也可能正在进行中。

因为量子物理在我们的科学理解和经典物理的极限的边缘运作,像这样的创新装置和其他的装置将在进一步探索量子效应中发挥关键作用。

研究人员总结道:“这里开发的技术为传统实验无法解决的基础物理问题提供了新的可能性。”

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