原子如何快速通过屏障滑动,像幽灵穿墙一样,不需要时间吗?(3)

2022-08-03 15:19     互联网

斯坦伯格(Steinberg)和拉莫斯(Ramos)的团队通过利用称为自旋的原子特性,将其原子基本上制成了秒表。基本上,您可以将原子视为微小的旋转陀螺,当原子在磁场中移动时,其旋转方向会稳定地旋转。通过跟踪原子在场中摆动的方向,您可以保持时间。他们创建了一个仅位于势垒中的磁场,并测量了原子进入势垒之前和之后的摆动位置,然后根据这些测量结果计算出隧穿时间。“我们为原子提供了一个内部时钟,”拉莫斯说。

这种将时间保持在量子域中的方法观察粒子在磁场中有节奏地摆动甚至有一个特殊的名字:“ 拉莫尔时间(Larmor time)”,以爱尔兰物理学家约瑟夫拉莫尔(Joseph Larmor)的名字命名。 20世纪。

在2019年格里菲斯大学的实验中,物理学家测量了氢原子中的电子从原子中隧穿出来的速度。带负电的电子被吸引到氢的正核上。这种吸引作用实质上将电子束缚在氢核附近,从而形成电势垒。研究人员通过用极短的激光脉冲使原子闪烁来稍微拉动电子,以增加其隧穿的可能性。他们测量了激光脉冲何时达到亮度峰值,并假设那是电子开始隧穿的时间。然后,如果电子从原子中隧穿出来,他们将在探测器处测量逃逸的电子的速度和方向,并使用该信息来计算电子何时从势垒的另一面出现。他们发现电子在不到十亿分之一秒的十亿分之一秒(2阿秒)内从原子中隧穿出来,并暗示它是瞬间发生的。这种涉及短激光脉冲的方法称为原子钟技术。

兰德斯曼(Landsman)认为,隧道不可能立即发生-一方面,考虑到他们固有的缺陷工具,物理学家不可能真正将过程精确地测量为零秒。她说:“我认为您无法通过实验证明这一点。”

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