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2024-05-21 | 科技島

推翻超光速理論 解開量子穿隧之謎


推翻超光速理論 解開量子穿隧之謎


達姆施塔特工業大學的物理學家 Patrik Schach 和 Enno Giese認為,迄今為止粒子隧道所需時間的測量是錯誤的。他們提出了一種新的測量方法,試圖挑戰先前關於超光速速度的理論。


編譯/高晟鈞





推翻超光速理論 解開量子穿隧之謎
科學家提出了一種新的測量方法,試圖挑戰先前關於超光速速度的理論。圖取自 ScitechDaily



在一種被稱為「量子穿隧」的的特殊量子物理學現象中,粒子的移動速度似乎超過了光速,使其可以繞過能量堡壘。然而達姆施塔特工業大學的物理學家 Patrik Schach 和 Enno Giese認為,迄今為止粒子隧道所需時間的測量是錯誤的。他們提出了一種新的測量方法,試圖挑戰先前關於超光速速度的理論。




量子穿隧是什麼?




在經典物理學中,存在著無法規避的嚴格定律。例如,如果一個滾動的球缺乏足夠的能量,它就無法越過一座小山;相反地,它會在到達頂峰之前回落。然而,在量子世界裡,即使粒子不具備足夠的能量依舊可能穿越障礙物,就好像幽靈穿過一道隱形的隧道,因而被命名為「量子穿隧效應」。




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量子穿隧效應並非只是理論,而是真實存在的,具體例子包含:核融合、光合作用、細胞的呼吸作用、冷發射等等。




過去,粒子穿隧速度超過光速的實驗引起了一些關注。畢竟愛因斯坦的相對論認為沒有粒子能超越光速,因此問題在於這些實驗中是否正確地「停止」了隧道效應所需的時間。




重新評估隧道速度




根據先前的實驗,光粒子在穿隧效應後,比自由行進時的傳播路徑更長,因此認為它具有超越光速的速度。「然而,粒子並不遵循經典物理意義上的路徑」Enno Giese反對道。因此研究團隊使用隧道粒子本身作為時鐘,以第二個不發生穿隧效應的粒子作為時間參考,透過比較兩者以確定量子穿隧過程中的時間流逝。




Patrik Schach表示,原則上該測試能以當今的技術進行;然而由於測量的時間差只有10-26秒左右,作者認為應該使用原子雲,而非單顆原子來減少實驗誤差。另外,他也認為透過人為地增加時脈頻率能幫助放大觀測的信號。「目前,我們正在進一步討論實驗的詳細內容。相信很快就會進行這項令人興奮的實驗。」Enno Giese補充道。




資料來源:ScitechDaily



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