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悬浮玻璃珠证明爱因斯坦错了

悬浮玻璃珠证明爱因斯坦错了

作者:余芜  时间:2017-12-09 02:19:36  人气:

作者:Rachel Courtland阿尔伯特爱因斯坦说它无法完成,但现在直接测量了微观粒子在空气中曲折的速度用于进行测量的相同技术最终可用于迫使这种珠子表现出通常在亚原子物体中看到的量子力学行为液体或气体中的微观粒子经历布朗运动 - 抖动,随机运动,这是与邻近分子无数碰撞的结果爱因斯坦研究了这一运动,并在1907年,他预测微观粒子的动能 - 以及它的速度的平方 - 应该与周围环境的温度成正比但直接测试这个被称为均分定理的想法对于布朗粒子来说很难做到这是因为粒子经历的许多碰撞导致它极快地改变速度和方向如果可以足够快地测量粒子的位置,则可以在碰撞将其偏离航向之前测量其速度但爱因斯坦预测,碰撞之间的短时间尺度会使测量“不可能”现在由德克萨斯大学奥斯汀分校的Mark Raizen领导的团队找到了一种方法 - 至少在空中空气密度低于水,因此碰撞频率较低,微观粒子在较长时间尺度上改变方向为了测量速度,该团队使用两束激光束在空中捕获一个灰尘大小的3微米宽的玻璃珠通过测量激光在移动时被玻璃珠偏转的程度,团队可以在碰撞导致其偏离航向之前对粒子的位置进行多次测量这些位置测量使他们能够每5微秒获得一个速度测量值,并直接证明均分定理成立 “在短时间内能够直接测量布朗粒子的速度肯定是一项重要的成就,”德国哥廷根大学的Christoph Schmidt说 “从技术上讲,现在可以跟踪具有非常高的时间和空间分辨率的单个粒子,最终仅限于每秒可以与粒子相互作用的光子数量”从长远来看,Raizen说,他希望使用激光来帮助抵消粒子的运动,减慢它的速度,使其占据最低的能量状态这可以让团队在量子效应占主导地位的制度下研究珠子已经研究了相同的技术作为产生表现出量子行为的动物的方法这样的系统可以用于研究表现出“叠加”的相当大的物体,其中单个物体可以同时处于多个状态或位置它也应该出现与均分定理的偏差,因为由量子力学控制的物体即使它们的温度为零也具有一些动能期刊参考:Science(10.1126 / science.11​​89403)更多关于这些主题的信息: