物理学家在新的维度上揭示了光的量子性质

发布:cyqdesign 2023-04-05 18:05 阅读:1558
伦敦帝国学院的物理学家重现了著名的双缝实验,该实验表明光在时间而不是空间中表现为粒子和波。 Z;S*fS-_  
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该实验依靠的是能够在几分之一秒内改变其光学特性的材料,这些材料可用于新技术或探索物理学的基本问题。 W~k!qy `  
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最初的双缝实验是由托马斯-杨于1801年在英国皇家学会进行的,表明光作为一种波的作用。然而,进一步的实验表明,光实际上既表现为波又表现为粒子--揭示了其量子性质。 K?[pCF2C  
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这些实验对量子物理学产生了深远的影响,不仅揭示了光的双重粒子和波的性质,还揭示了其他"粒子",包括电子、中子和整个原子。 ? z=>n  
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现在,由伦敦帝国学院物理学家领导的团队已经利用时间而非空间的"狭缝"进行了实验。他们通过向一种在飞秒(四亿分之一秒)内改变其属性的材料发射光来实现这一目标,只允许光在特定时间内快速通过。 ![Ip)X OG  
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来自帝国理工学院物理系的首席研究员里卡多-萨皮恩扎教授说:"我们的实验揭示了更多关于光的基本性质,同时作为创造能够在空间和时间上细微控制光的终极材料的垫脚石。" 'VJMi5Y(-  
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该实验的详情发表在4月3的《自然-物理》杂志上。 7gVWu"  
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调试研究设备
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最初的双缝设置涉及将光照向一个不透明的屏幕,屏幕上有两条平行的细缝。屏幕后面是一个检测器,检测通过的光线 ]Vb#(2<2  
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为了以波的形式通过狭缝,光分裂成两个波,分别通过每个狭缝。当这些波在另一侧再次交叉时,它们会相互"干扰"。在波峰相遇的地方,它们会相互增强,但在波峰和波谷相遇的地方,它们会相互抵消。这在探测器上形成了光多和光少区域的条纹图案。 CHeG{l)<r  
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光也可以被分割成被称为光子的"粒子",它们可以被记录下来,一次一次地击中探测器,逐渐建立起条纹状的干涉图案。即使研究人员一次只发射一个光子,干扰图案仍然出现,就像光子一分为二并穿过两个狭缝一样。 #0`"gR#+  
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在该实验的经典版本中,从物理狭缝中出现的光会改变其方向,因此干涉图案被写在光的角度轮廓中。相反,新实验中的时间狭缝改变了光的频率,从而改变了其颜色。这创造了相互干扰的光的颜色,增强和抵消了某些颜色,产生了一个干涉型图案。 jLQjv  
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该团队使用的材料是一层氧化铟锡薄膜,它是构成大多数手机屏幕的基础材料。该材料的反射率被激光器以超快的时间尺度改变,为光创造了"缝隙"。该材料对激光控制的反应比研究小组预期的要快得多,在几飞秒内改变其反射率。 ePs<jrB<  
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这种材料是一种超材料,它被设计成具有自然界中没有的特性,这种对光的精细控制是形成超材料的基础条件之一,当与空间控制相结合时,可以创造出新的技术,甚至是用于研究黑洞等基本物理现象的类似物。 :m&`bq  
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共同作者John Pendry爵士教授说:"双倍时间狭缝实验为一种全新的光谱学打开了大门,它能够在辐射的一个周期范围内解决光脉冲的时间结构。" CCEx>*E6c  
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接下来,该团队希望在"时间晶体"中探索这一现象,它类似于原子晶体,但其光学特性随时间变化。 H&03>.b  
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共同作者Stefan Maier教授说:"时间晶体的概念有可能导致超快的、平行的光学开关"。 r`;C9#jZ  
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相关链接:https://phys.org/news/2023-04-recreating-double-slit-nature-space.html
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最新评论

yd98956 2023-04-06 15:09
学习学习 ZH0f32K  
dunduntao 2023-04-06 15:57
又学到了一点
杨森 2023-04-06 17:29
该团队希望在"时间晶体"中探索这一现象,它类似于原子晶体,但其光学特性随时间变化
phisfor 2023-04-06 18:53
物理学家在新的维度上揭示了光的量子性质
jeremiahchou 2023-04-06 19:10
该团队使用的材料是一层氧化铟锡薄膜,它是构成大多数手机屏幕的基础材料。该材料的反射率被激光器以超快的时间尺度改变,为光创造了"缝隙"。该材料对激光控制的反应比研究小组预期的要快得多,在几飞秒内改变其反射率。 X,N@`  
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这种材料是一种超材料,它被设计成具有自然界中没有的特性,这种对光的精细控制是形成超材料的基础条件之一,当与空间控制相结合时,可以创造出新的技术,甚至是用于研究黑洞等基本物理现象的类似物。
sac 2023-04-06 20:46
光的量子性质
3330634618 2023-04-06 23:02
来自帝国理工学院物理系的首席研究员里卡多-萨皮恩扎教授说:"我们的实验揭示了更多关于光的基本性质,同时作为创造能够在空间和时间上细微控制光的终极材料的垫脚石。"
星空38 2023-04-06 23:14
伦敦帝国学院的物理学家重现了著名的双缝实验,该实验表明光在时间而不是空间中表现为粒子和波。
谭健 2023-04-07 08:14
光的量子性质揭示
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