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这是有史以来最准确的原子图像

 timtxu 2023-01-29 发布于江苏

(全文约600字,看完需30秒)

一种神秘的量子现象以前所未有的方式揭示了原子的图像。您甚至可以看到质子和中子之间的区别。

这是有史以来最准确的原子图像

来自美国布鲁克海文实验室的相对论重离子加速器 (RHIC) 是一种精密设备,能够将金离子加速至光速的 99.995%。多亏了他,我们才有可能验证爱因斯坦著名的方程 E=mc2。

现在,该实验室的研究人员展示了如何使用一种在实验中从未见过的量子干涉来获得有关黄金中质子和中子排列的精确细节。该技术让人想起医生用来观察大脑和其他解剖部位的正电子发射断层扫描 (PET) 扫描。

没有任何显微探测器或 X 光机能够窥探原子的内部结构,因此物理学家只能根据粒子对撞机(例如 CERN 的大型强子对撞机)中发生的高速碰撞的遗迹来推测那里发生的情况。

然而,由于金原子高速相互摩擦时产生的粒子量子纠缠,这种新工具开启了对质子和中子(构成原子核)进行更精确推断的可能性。

这是有史以来最准确的原子图像

照片:美国布鲁克海文实验室。

研究人员已经展示了如何使用一种在实验中从未见过的量子干涉来获得有关黄金中质子和中子排列的精确细节。

在这个尺度上,无法直接观察到任何东西,因为用于进行观察的光会干扰相同的观察。然而,如果有足够的能量,光波实际上可以激发构成质子和中子的粒子对,例如夸克和反夸克。

当两个原子核在几个核半径内相交时,来自一个原子核的光子可以通过虚夸克-反夸克对与来自另一个原子核的胶子相互作用(胶子是强相互作用的介质,它是结合原子核的力)。质子和中子中的夸克)。

这相当于对涉及不同粒子的纠缠的第一次实验观察,使图像如此精确,甚至我们可以开始理解原子核中中子和质子位置之间的差异。

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