[涨姿势] 首个此类图像显示单个锂原子转变为量子波

作者：精品下载站日期：2024-12-13 16:32:48 浏览：13 分类：涨姿势

首个此类图像显示单个锂原子转变为量子波

该方法可用于更特殊的系统。

每个红点都是接近绝对零的锂原子。

图片由 Verstraten 等人提供。

在我们的宇宙中，粒子和波是一回事。这种对预期二进制的挑战无处不在，但在量子层面变得至关重要。一个多世纪以来，人们通过无数的实验对波粒二象性进行了研究，但研究人员现在做了一些不同的事情：他们用相机捕捉到了它。

在首张此类图像中，研究人员能够捕捉到单个原子开始像“波包”一样活动的清晰时刻，他们的结果显示在尚未经过同行评审的预印本论文中。自量子力学早期以来，控制这一现象的方程就已为人所知，因此该团队确切地知道系统将如何变化。挑战在于成像技术。

文章作者 Tarik Yefsah 博士、Joris Verstraten 博士、Tim de Jongh 博士和 Bruno Peaudecerf 博士在接受 Science-News.dev 采访时将他们的成像技术与普通数码相机的像素进行了比较。首先使用激光将锂原子冷却至接近绝对零。它们被困在光学晶格中，但有足够的时间转变成局部波包。

例如，这可以提高我们对非凡物质状态的理解，例如密度极高的中子星，或大爆炸后不久发现的基本粒子等离子体

光学晶格被关闭，以便原子波在再次打开之前可以扩展，将数据包推回到粒子状态。被捕获的原子发出荧光，这可以通过显微镜系统记录下来。该方法会重复多次，以便研究人员能够对整个波函数密度进行采样。

“波包是波粒二象性最基本的表现之一。尽管如此，令人惊讶的是，很少有实验专门致力于以良好的分辨率直接测量单粒子波包的膨胀，这正是我们在文章中所做的，”作者告诉 Science-News.dev。 “此外，由于它们的行为得到了很好的理解，因此它们成为了一个很好的测试对象，可以对我们开发的显微镜技术进行基准测试：通过恢复预期的行为，我们可以确认成像方法本身不会引入任何显着的偏差。 ”

选择理论上易于理解的设置有助于他们展示该技术的稳健性，以提供量子行为的视图，而不会对其产生重大影响。在量子力学中，观察者毕竟是实验的一部分。下一步是将其用于不太了解的状态。

“使用我们在文章中开发和测试的成像技术，我们计划直接观察强相互作用费米子系统的微观特性。这些系统的行为比我们在文章中研究的波包要少得多，”作者继续说道。 “例如，这可以提高我们对非凡物质状态的理解，例如密度极高的中子星，或大爆炸后不久发现的基本粒子等离子体。 ”

描述这些观察结果的论文可在预印本服务器 ArXiv 上找到。