(全文約600字,看完需30秒)
一種神秘的量子現象以前所未有的方式揭示了原子的圖像。您甚至可以看到質子和中子之間的區別。
來自美國布魯克海文實驗室的相對論重離子加速器 (RHIC) 是一種精密設備,能夠將金離子加速至光速的 99.995%。多虧了他,我們才有可能驗證愛因斯坦著名的方程 E=mc2。
現在,該實驗室的研究人員展示了如何使用一種在實驗中從未見過的量子干涉來獲得有關黃金中質子和中子排列的精確細節。該技術讓人想起醫生用來觀察大腦和其他解剖部位的正電子發射斷層掃描 (PET) 掃描。
沒有任何顯微探測器或 X 光機能夠窺探原子的內部結構,因此物理學家只能根據粒子對撞機(例如 CERN 的大型強子對撞機)中發生的高速碰撞的遺跡來推測那里發生的情況。
然而,由于金原子高速相互摩擦時產生的粒子量子糾纏,這種新工具開啟了對質子和中子(構成原子核)進行更精確推斷的可能性。
照片:美國布魯克海文實驗室。
研究人員已經展示了如何使用一種在實驗中從未見過的量子干涉來獲得有關黃金中質子和中子排列的精確細節。
在這個尺度上,無法直接觀察到任何東西,因為用于進行觀察的光會干擾相同的觀察。然而,如果有足夠的能量,光波實際上可以激發構成質子和中子的粒子對,例如夸克和反夸克。
當兩個原子核在幾個核半徑內相交時,來自一個原子核的光子可以通過虛夸克-反夸克對與來自另一個原子核的膠子相互作用(膠子是強相互作用的介質,它是結合原子核的力)。質子和中子中的夸克)。
這相當于對涉及不同粒子的糾纏的第一次實驗觀察,使圖像如此精確,甚至我們可以開始理解原子核中中子和質子位置之間的差異。