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比分188足球_我科学家率先利用“墨子号”卫星开展相关实验检验

阅读次数:3498  时间:2020-01-11 18:21:39

比分188足球_我科学家率先利用“墨子号”卫星开展相关实验检验

比分188足球,当量子力学遇到广义相对论时,它会点燃什么样的火花?近日,中国科技大学潘建伟教授及其同事,与来自加州理工学院和澳大利亚昆士兰大学的研究人员一起,利用墨子量子科学实验卫星,在全球首次进行了量子力学和广义相对论的实验测试。研究结果于北京时间9月20日凌晨2点在《科学》杂志的“第一次”专栏中发表。

量子力学和广义相对论是现代物理学的两大支柱。然而,任何试图将量子力学和广义相对论结合起来的理论模型都缺乏实验测试,无法验证,这严重阻碍了科学的发展。这一结果的主要原因之一是这些理论模型的预测只能在极端的实验条件下进行检验。例如,在10-35米的非常小的空间尺度上(比10-15米的电子半径小20个数量级),或者在1019gev的非常高的能量水平上(gev是10亿电子伏特,而像lhc这样的大型强子对撞机目前具有最高的能量水平,只能将质子的能量增加到10 4gev的数量级)。这些远远超出了目前能够达到的实验条件。即使在未来几十年,科学家们也没有找到更好的方法来达到或接近这些条件。

近年来,理论物理学家奔向科学的顶峰,探索了一些新的机制,这些机制可能在当前的实际条件下通过实验得到验证。例如,澳大利亚物理学家拉尔夫提出了“事件形式”的理论模型。该理论认为量子态的演化在奇异时空和直线时空中是不同的,并预测了分布在地球恒星(地球和卫星)之间的纠缠光子对的退相干,即重力可能导致量子退相干效应。

换句话说,假设在地球表面准备了一对纠缠光子对,其中一对穿过局部平坦时空,在靠近光源的地球表面传播。而另一个光子穿过地球引力场形成的弯曲时空并传播到卫星。根据现有的量子力学理论,所有纠缠光子对都将保持纠缠特性。根据事件形式理论,纠缠光子对之间的相关性可能会丢失(量子退相干效应)。”中国科技大学教授陈玉奥进一步解释说。

什么是量子?它是能够显示某种物质或物理量特征的最小单位,如“光量子”,也称为光子,是指具有一定频率的光的基本能量单位。量子纠缠是指由两个(或更多)粒子组成的量子态。科学家们认为,无论粒子相距多远,测量一个粒子将不可避免地影响其他粒子。像心灵感应这样的神奇现象是量子力学理论中的“量子纠缠现象”。

俗话说,"山重无出路,柳暗花明又有一个村庄。"科学探索也是如此。2016年8月16日,中国发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子”,从此成功完成了1000公里地球恒星的双向量子纠缠分布。量子科学实验卫星是检验“事件形式”理论的理想平台!因此,以潘建伟和拉尔夫为代表的中国科学家利用已经在轨道上的中国“墨子”量子科学卫星共同设计了一个实验方案,并于近期完成了该实验。

潘建伟说:“如果我们观察到这种偏差,就意味着‘事件形式’理论是正确的,我们必须对量子理论和广义相对论之间的相互作用进行实质性的修正。”

然而,科学研究的美妙之处之一是“意想不到的”。该实验令人信服地排除了“事件形式”理论预测的重力引起的纠缠退相干现象,这将极大地促进相关的基础物理理论和实验研究。在实验观察结果的基础上,科学家们还对以前的理论模型进行了修正和改进。修正后的理论表明,在墨子目前500公里的轨道高度上,量子纠缠退相干现象相对较弱。“实验结果排除了具有较强‘事件形式’的模型,结果令人信服,但修正后的理论模型是否正确仍需验证。”潘建伟说道。

搜索是无止境的。为了进一步验证修正后的理论模型,潘建伟和他的团队将在未来更高轨道的实验平台上进行研究。

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