
科學之光:一塊高速移動的金屬片能再真空中創造出閃光

意義重大:這項實驗證實了著名的卡西米爾效應
6月9日消息,據英國《每日郵報》報道,一個瑞典物理學家小組最近成功地實現了真正意義上的“無中生有”——首次從真空中創造出閃光。
該小組讓一個特殊組件在磁場中以1/20倍光速移動,並通過改變磁場的方向導致該組件出現“震動”。這樣做的結果是從真空中產生了一束粒子流——這完全符合理論預計。這一不尋常的發現被認為是物理學的一項重大進展,並引起了全世界物理學界的關注。
這一現像基於一個詭異的理論:量子力學。這一理論提出:真空並不存在,所謂的真空中其實充斥著粒子,只是這些粒子太微小,並且不斷的產生和消失,因此難以探測。
但如果使用一塊金屬板就可能吸收這種“虛粒子”並以“實粒子”的形式輻射出來,但前提條件是這塊金屬板必須要以光速移動。
來自瑞典查爾姆斯理工大學的科學家小組是這樣做的:他們采用了一個超導量子干涉器件(SQUID),這種器件對磁場非常敏感。
《自然》雜志網絡版報道說,這一器件被用來充當這個金屬板,並使它以5%倍光速震動,以便從真空中震出來微波光子。
實驗顯示真空中“憑空出現”的光子頻率約為超導量子干涉器件震動頻率的一半,這完全符合量子力學原理的理論預計。
這一實驗證實了物理學中著名的“卡西米爾效應”(Casimir effect),這是以荷蘭物理學家亨德裡克·卡西米爾(Hendrik Casimir)的名字命名的,他在上世紀40年代就提出了這一理論。
他指出,如果兩塊金屬片之間產生力的作用,這會導致光子的產生。而此次瑞典小組使用的方法正是借助了這樣一塊金屬片,即超導量子干涉器件。
目前該小組還尚未公開發表他們的發現,也尚未進行同行評議,因此他們拒絕對實驗的細節發表進一步的評論。
但一位美國哈佛大學的實驗物理學家費德裡科·卡帕索(Federico Capasso)表示,這項實驗是“一項重大進展”。卡帕索本身也是從事這方面實驗研究的專家。
而約翰·潘德裡(John Pendry),一位英國倫敦帝國學院的理論物理學家則認為這是一個“裡程碑”。
但盡管有了這樣的突破,這項實驗所涉及的技術並不能被很快進行實際的應用,因為其中所涉及的能量實在太小了。
有關這一發現的詳細報告將在下周於意大利召開的一次研討會上發表。但與此同時,有關這一實驗研究的初始論文已經發表在了arXiv.org網站上。(晨風)