【台式測試目標量子泡沫】

明道

【台式測試目標量子泡沫】

 

 

一個簡單的實驗可以揭示量子泡沫

在物理學面臨的最大挑戰之一 - 尋找量子引力的證據 - 可以使用一個簡單的桌面實驗加以解決，根據雅各貝肯斯坦耶路撒冷的希伯來大學。

誰是最有名的研究黑洞熱性能，貝肯斯坦，已經想出了一個有趣的新建議使用單光子探測被稱為“量子泡沫” 。

的泡沫，這是在1955年由美國物理學家約翰·惠勒認為存在於量子波動如此之小，影響時間和空間的尺度。

貝肯斯坦的建議的最新努力是在尋求理解量子力學如何與愛因斯坦的廣義相對論可以統一 - 躲避的問題，因為他們第一次開始了解和相對論量子世界在20世紀初的物理學家。

其中一個主要的原因，物理學家一直在努力開發一個量子引力理論是一個完整的缺乏實驗證據。問題是，量子引力的影響預計只在極小的距離衡量。

一些量子引力理論表明，實驗必須探測距離小於普朗克長度，這是1.61× 10-35米。

使用加速器探測這個規模將涉及超過1016個TeV能在巨大的能量粒子碰撞。

這將是大型強子對撞機，其中有14 TeV能區的最大碰撞能量，或任何可以預見的將來對撞機確實遠遠超出了能力。

貝肯斯坦的建議，相反，是溫和得多，他說，它可以做到在一個小的物理實驗室大多使用現有的設備。

在準備光子

實驗將涉及在一塊玻璃或水晶，由一個微小的線程暫停發射單光子。

當光子從真空到材料的移動，它失去了速度，因為該材料具有高的折射率比的真空。

其結果是，一個微小的量的動量被轉移到的物質，引起它移動到一個非常小的距離。

在一個藍色光子的波長為445nm的情況下，貝肯斯坦說，這將導致150毫克高鉛玻璃，一塊約2 × 10-35米，這是普朗克長度相提並論偏轉。

底線是，如果光子被檢測到的另一側的材料，它的質量被偏轉的距離大於普朗克長度。

但是，如果光子的能量減少（或者玻璃的質量增加） ，直到偏轉變得等於或小於普朗克長度，那麼量子引力會影響玻璃如何響應每個光子。

特別是，貝肯斯坦認為，泡沫體的存在下，由一個連續的相同的光子撞擊時的反沖在完全相同的方式，防止玻璃。

正如電磁波動有可衡量的的影響大得多對象 - 一個例子是卡西米爾力 - 時間和空間的波動也應該影響一個對象如何移動非常小的距離。

在Bekeinstein提出的實驗的情況下，光子將無法透過玻璃的旅行，將觀察到的另一側上檢測到的光子的數目為下拉。

該實驗是具有挑戰性的，但不超過實驗物理學家今天能做

雅各貝肯斯坦，希伯來語耶路撒冷貝肯斯坦大學承認，該實驗是“挑戰” ，但聲稱“是無法超越今天可以做什麼實驗物理學家” 。

事實上，創建和檢測單個光子的量子光學實驗中所作的許多世界各地的實驗室日常工作的一部分。

最大限度地減少熱噪聲的影響也將是一個挑戰，與貝肯斯坦計算裝置必須被冷卻至約1 K ，約10-10帕在超高真空操作 - 這兩者是可以實現的，使用現有的技術。

其他台式計劃

貝肯斯坦是不是唯一的物理學家提出了一個台式探針的量子引力。

今年早些時候，例如， Igor Pikovski的描述和他的同事在維也納大學和倫敦帝國學院光學測量與質量接近普朗克質量（約22微米）的機械振盪器的一種方式。

事實上， Pikovski告訴physicsworld.com ，貝肯斯坦的計劃似乎是可行的。

 的一大優勢是，物理學家可以控制單光子非常好，他們非常有效地檢測，他說。

Pikovski還指出，該技術可以被證明是非常有用的，即使實驗問題防止它的探測距離10-35米。

這是因為一些量子引力理論預言，的量子泡沫或其他一些量子引力的影響，可能出現在10-25米大尺度。

雖然它仍然是不明確的台式實驗由貝肯斯坦Pikovski或其他建議是否會成功， Pikovski認為，實驗室的測量工作提供了重要的信息，關於量子引力在十年左右。

這項研究是描述在arXiv預印本Pikovski的建議，在今年早些時候發表的物理性質。

作者簡介

麥約翰斯頓主編physicsworld.com

 

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/29/table-top-test-targets-quantum-foam