中微子在“暴走大事件”中顯現(xiàn)疊加態(tài)
物理學家探測到了在時空“健步如飛”的疊加態(tài)中微子,從而證實了量子力學的一個中心信條:粒子處于疊加的狀態(tài)。物理學家使用了相距450英里的中微子,這是迄今為止最長的距離。MIT的物理學家在實驗中發(fā)射了由一種“風味”中微子組成的離子束,中微子屬于亞原子粒子,很少與其它物質(zhì)發(fā)生相互作用,但在數(shù)百英里以外的地點,物理學家探測到了不同風味的中微子。發(fā)射和接收的中微子有不同的風味,這意味著中微子在時空旅行中處于量子疊加態(tài)或不同風味的混合態(tài),《物理評論通訊》雜志刊登了MIT物理學家的實驗成果。
MIT的物理學家通過實驗檢驗了一個長期流行的理論信條:亞原子粒子在時空疾駛時保持了疊加態(tài)。中微子實驗證實了量子力學的核心信條,這讓物理學感到十分興奮,他們一直致力于檢驗量子行為的不確定性原理。物理學家對粒子完成量子疊加態(tài)的方式疑惑不解,科學作家亞德里安·秋在《科學》雜志發(fā)表了一篇文章,文中寫到,“如果你在10年前告訴我,人們將使用中微子對量子的基礎性質(zhì)進行研究,我會對你說,這可能嗎,別太“得意忘形”。安德魯·懷特是澳大利亞昆士蘭大學的一名物理學家,沒有參與MIT物理研究小組的他解釋說,中微子實驗的成果與預想保持一致,實驗成果可用于對量子的基本性質(zhì)進行檢驗。

歐文·薛定諤深入研究了量子疊加的奇異行為,這是量子力學的固有性質(zhì),著名“薛定諤的貓”的思想實驗說明了量子的疊加行為,設想一下,在一個箱子內(nèi)放進一只貓和一個放射性粒子,假如粒子發(fā)生了放射性衰變,那么貓會死亡,在半衰期放射性的粒子中,衰變發(fā)生的機會為50%,衰變不發(fā)生的機會為50%,這只可愛的貓咪處在生與死的邊緣,或者生,或者死,兩者的機會相等。
生死不確定性狀態(tài)在物理學上被理解為“貓”的疊加態(tài),這只貓?zhí)幱诎胨啦换畹摹暗谌龖B(tài)”,它好像一個量子態(tài)的粒子,“薛定諤的貓”處在不確定性的疊加態(tài),當人們“小心翼翼”地打開箱子,進行查驗,他們才能確定這只可愛貓咪的生死狀態(tài),但疊加態(tài)在查驗的時刻消失了,實驗者的開箱行為決定了貓的生或貓的死。
中微子之類的多個粒子可能共處于疊加態(tài),它們的行為狀態(tài)被稱之為量子糾纏。在“薛定諤的貓”的思想實驗中,可以在兩個箱子內(nèi)放進兩只貓,當我們打開第一個箱子時,立刻知道了第二只貓的生死狀態(tài),不用直接觀測第二只貓的死活,可以將兩個貓放在地球的不同地點,結(jié)果也同樣如此,愛因斯坦百思不解,這種疊加態(tài)效應被稱為“遠距離的幽靈作用”。MIT的物理學家演示了量子力學的奇異效應,從芝加哥郊區(qū)的實驗室發(fā)射了中微子束,在明尼蘇達州北部邊緣的實驗室接收了中微子束,實驗結(jié)果令人信服,實驗結(jié)果支持了量子力學的一個理論設想:量子的疊加態(tài)行為在無限的距離上依然存在。

(編譯:2016-8-2)