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让物质隐身:MIT物理学家成功演示“泡利阻断”效应

2021-11-25 15:13:54
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现在,人们终于迎来了一个多年前预言的量子效应的演示。来自麻省理工学院(MIT)的科学家们在将锂气冷却到非常低的温度后使用激光将其挤压在一起。不过其结果是一种看不见的气体,而它能够阻止光的散射。

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科学家们认为它可以用来阻止数据从量子计算机中泄露出来。其他研究人员也进行了类似的实验并且都在三篇独立的论文中发表了他们的发现。

用泡利阻断(Pauli blocking)来阻止光粒子

MIT的研究人员所见证的过程被称为泡利阻断。它是建立在泡利排除原理之上的。这一原理是由奥地利物理学家Wolfgang Pauli于1925年首次提出。泡利假定,具有相同量子状态的质子、电子和中子等费米子粒子不可能存在于同一空间。

这一排除原则也适用于气体中的原子,这也是科学家们用来证明它的地方。通常情况下,气体云中的原子有大量的空间可以移动。当把一个质子或一个光粒子送入云中时,撞到它的原子会与它发生相互作用。它们吸收会粒子的动量,这导致它们在不同的能量水平上反冲。然后这就把照片散射开来。

为了制造看不见的气体,科学家们不得不做相反的事情。相反,他们会将原子冷却下来。原子然后失去能量,这导致它们会形成一种叫做费米海的物质。原子们被彼此包围着。这导致它们无法在能级上移动或下降。在这一点上,粒子相当密集,当送入光的粒子时原子无法与之互动。然后,光被泡利阻挡并顺利通过。

科学家如何制造隐形气体

为了使气体不可见,MIT的研究人员以泡利阻断的思想为基础。然后,他们调整了激光束中的照片,使其只跟与之相反方向运动的原子发生碰撞进而使其变慢并冷却下来。之后,他们将锂气云冻结到20微开尔文的温度--略高于绝对零度。

随后,研究人员使用第二种更紧密聚焦的激光将原子挤压到一起。他们将它们挤压到每立方厘米约1万亿个原子的密度,这是一个新的纪录。最后,他们使用第三台激光器将光束射入气体。正如他们预测的那样,这些原子散射的光比室温下的原子少38%。

现在科学家们已经证明了泡利阻断效应是如何工作的,它,嗯可以利用它来开发抑制光线的隐形物质。像Google这样试图为量子计算机开发新技术的公司则就可以利用这一点来帮助提高其效率。

责任编辑:bH_04328

关键词: 科学探索 让物质隐身:MIT物理学家成功演示“泡利阻断”

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