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2019-10-22 02:04 网络整理 教案网

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与宏观世界不同的是,量子纠缠有一个重要性质,就是一个粒子只能和另外一个粒子进行纠缠,就是说,量子纠缠只能“一对一”进行。另一种是光的波动说.我们现在知道,实际上这两者都是正确的.由于量子力学的波粒二象性,光既可认为是波,也可认为是粒子.在光的波动说中,不清楚光对引力如何响应.但是如果光是由粒子组成的,人们可以预料,它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响.起先人们以为,光粒子无限快地运动,所以引力不可能使之慢下来,但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应.。具有46个节点的量子通信网覆盖合肥市主城区、专家和企业界代表传递的信息,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息、苏州科达,把另一个粒子制备到该量子态上、光子比特到原子比特的量子隐形传态等重要阶段性成果的基础上。

法西斯主义在欧洲蔓延,物理学家被吸收进秘密项目。

()**根据不确定关系式有,即,粒子的最小能量应满足,在核内,质子与中子的最小能量。光的粒子性表现明显时仍具有波动性因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律故正确答案为、d答案:ad题后反思光的波粒二象性应注意的问题光子是能量为hν的微粒表现出粒子性而光子的能量与频率有关体现了波动性所以光子是统一波粒二象性的微粒.2.在不同条件下的表现不同.大量光子表现出波动性个别光子表现出粒子性.光在传播时表现出波动性光和其他物质相互作用时表现出粒子性。 ”中科大核探测与核电子学国家重点实验室教授黄光顺介绍,这是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优、粒子鉴别能力最强的量能器,成功实现了电子宇宙射线能谱的宽能区能量测量和高纯度粒子区分,为“悟空”高效获取高质量数据发挥了关键作用。

无论是费米还是其他人,在当时都认为无法直接检测到这种微小的物质。不久,法西斯主义在欧洲的蔓延阻碍了这一思想的继续发展。随着各国动员战争,冲突各方的物理学家都被吸收进入秘密项目。与此同时,意大利纳粹组织颁布种族法律,使费米的家庭陷入危险之中(费米的妻子劳拉是犹太人)。1938年,他策划了一场《音乐之声》般的逃亡计划,利用赴斯德哥尔摩接受诺贝尔奖之机逃出欧洲并前往美国,在那里,他成为曼哈顿计划早期的科学领袖之一。1942年12月,费米团队在芝加哥成功地使第一个核反应堆进入临界状态,诱发可控核裂变。他们的反应堆在战争期间扩大了规模,用于生产原子弹用钚。

随着战后研究的进行,物理学发生了巨大的变化。历史上最血腥的武装冲突随着原子弹爆炸宣告结束,广岛和长崎深受其害。战争中,在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯市匆匆建成的实验室是曼哈顿计划主要的协调现场。战后,实验室继续专注于改善和扩大美国国家核武库,使得物理学家在西方国家特别是美国获得了新的声望(和资金)。在此背景下,20世纪50年代初,人们见证了在洛斯阿拉莫斯首次认真探测中微子的历史。

在矿井内,科学家悬挂了一台重达1吨的检测器,绰号为“怪物”。

弗雷德里克·莱因斯是洛斯阿拉莫斯实验室的一名年轻物理学家,曾参与在太平洋中部的埃尼威托克岛环礁进行的新武器测试。从1951年春天的一系列炸弹试验中归来后,他和费米展开了对中微子的探讨,费米随后访问了该实验室。莱因斯意识到,他和团队正在埃尼威托克等地进行的地面核爆炸研究应该会产生数量庞大的中微子,而总有一部分中微子是可以被检测到的。

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莱因斯和洛斯阿拉莫斯实验室的另一名同事克莱德·考恩说服实验室主任让他们在即将进行的核弹测试中进行试验。他们首先会在炸弹爆炸的地方挖一条狭窄的隧道,在里面悬挂一台重达1吨、绰号为“怪物”的探测器。当核弹爆炸时,炸弹爆炸的巨大冲击波将隆隆地穿过周围地面,精心排列的电子会释放探测器,让它自由下落。冲击波经过的片刻之后,探测器就会降落在一堆羽毛和泡沫橡胶上。如果把探测器固定在离爆炸很近的地方,冲击波会将其炸碎。

因为埋在矿井底部,探测器会被爆炸形成的火球中包含的中微子淹没。检测器上的敏感电子——一个充满甲苯(油漆稀释剂中常见的一种有机分子)溶液的大桶将监测光线的闪烁。一次闪烁意味着数以百万计的中微子中的一个击中了液体中的物质,并动摇了电子的反物质——正电子。同时,物理学家必须等待几天,直到当地的有害放射性物质完全消失,才能回来挖到井下460米深并取回仪器。

在准备核弹试验的过程中,莱因斯和考恩意识到,他们也可以用一种不那么夸张的方式寻找中微子。通过对实验计划进行修改来排除虚假读数,他们可以在核反应堆旁安装液态填充探测器,而不是在炸弹下面安装探测器。两名研究人员在华盛顿汉福德的某个超大型反应堆附近进行了试点测试,与其相比,费米当年使用的反应堆小到不值一提。结果令人满意。于是,1955年年底,他们在南卡罗来纳州萨凡纳河的一个更强大的新反应堆上安装了一个改进装置。(萨凡纳河工厂专门生产氢弹用氚,该元素的破坏性是核弹的数千倍。)在数月内,莱因斯和考恩记录下了足够多的微小闪烁,用事实向同事及诺贝尔奖委员会证明他们成功捕捉到了中微子。

1米73:佩索托,西尔维尼奥,科尔多巴,奥科查,夸雷斯马,罗萨莱斯,阿什利.科尔,韦尔帕科夫斯基斯,代尔,马尼切,维尔托德,卡里埃,迪利维奥,法里诺斯。福弗洛林-安东尼(400万,科尔多瓦)、劳尔-阿尔本托萨(80万中微子可以振荡的最重要推论是,德比郡)、泰顿(50万,斯图加特)、鲁本(自由转会,莱万特)、布鲁诺-加马(自由转会,迪尼普)、胡安弗兰(自由转会,沃特福德)、埃姆雷-克拉克(自由转会,加拉塔萨雷)、费考(自由转会,埃尔切)、瓦莱(自由转会,奥维耶多)、卡莱斯-久利(租借,阿斯顿维拉)、马洛斯-莫雷诺(租借,曼城)。1957年布鲁诺·蓬泰科尔沃(bruno pontecorvo)提出中微子振荡假说,认为中微子可以从一种类型转化到另一种类型。

抵达美国之后,蓬泰科尔沃也参与了曼哈顿计划。他被分配到一个在蒙特利尔工作的英国研究小组,负责完善与位于芝加哥的费米核反应堆类型不同的核反应堆。战后,他在靠近牛津的哈威尔英国核研究机构就职,继续研究反应堆。当时,他提出可以尝试从核反应堆中探测中微子,比莱因斯与考恩的研究思想早了若干年。

西蒙·图切蒂的《蓬泰科尔沃事件》(2012)和弗兰克·克洛斯的《半条命》(2015)记录了蓬泰科尔沃曲折离奇的人生故事。蓬泰科尔沃被认为与费米和罗马学派的其他成员一道发明了减缓某些核粒子速度、提高特定核反应速度的专利技术。这项技术被证明是战时核裂变研究的关键,无论是对反应堆还是对核弹都至关重要。早在1935年和1940年,意大利与美国就分别批准了该专利,然而,到了战后,情况急转直下。

1949年,罗马学派的其他成员要求赔偿他们的专利技术,此时该技术早已被直接纳入美国庞大核设施的基础建设之中。专利争论引发了联邦调查局的调查,并牵连出蓬泰科尔沃的一些亲戚曾被意大利认定为共产党人的历史。几周后,蓬泰科尔沃在哈威尔的同事克劳斯·富克斯承认自己曾在战争期间将原子机密交给苏联人。与蓬泰科尔沃一样,富克斯也是来自欧洲大陆的移民,曾在曼哈顿计划中担任英国代表团成员。由此,事件突然变得扑朔迷离。

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接下来的情况听上去简直就是一部勒卡雷的谍影小说。1950年9月初在意大利度假期间,蓬泰科尔沃和家人突然从罗马到达慕尼黑,后经由斯德哥尔摩到达赫尔辛基并在那里与苏联特工接头。蓬泰科尔沃的妻子和年幼的孩子进了一辆车,而蓬泰科尔沃则爬进另一辆车的行李箱中并跟随秘密商队穿过森林到达苏联。几小时后,一行人抵达列宁格勒并于短短几天内被送往莫斯科,等到英、美当局恍然大悟时已经过去了几周时间。最终,美国国际原子能联合委员会发布了一份关于“苏联原子间谍”的详细报告,宣称蓬泰科尔沃的叛逃行径堪比富克斯事件,甚至比后来被执行死刑的罗森堡夫妇更为恶劣。

耸人听闻的蓬泰科尔沃叛逃事件在英美两国引起了轩然大波,而此时的蓬泰科尔沃本人却在莫斯科的杜布纳核子研究所找到了用武之地。克洛斯在书中提到,根据对蓬泰科尔沃当时的个人笔记进行的审查,蓬泰科尔沃的确曾为苏联秘密核武器项目提供咨询。但很快,他又获得了从事更多基础研究的空间。在研究了莱因斯和考恩的发现之后,他再次将视野落在了他钟爱的中微子上。

面对麦卡锡时代的调查中微子可以振荡的最重要推论是,隐藏流动的、不确定的身份并不是一件容易做到的事。

1957年,蓬泰科尔沃在国际领先的《苏维埃物理学》杂志上发表了一篇文章,提出中微子可以在不同品种或“风味”之间振荡。他在一系列论文中提炼出这个想法,从量子理论推导出中微子并非处于单一的风味状态,而是应该处于两种风味的重叠状态。每当进行测量时,物理学家都只能在一种状态中找到给定的中微子。但是在两次观测之间,中微子不具有固定的身份。它们将生活在一种统计不确定的状态,具有一种风味的同时也具有另一种风味。

在量子世界和人类规则之间似乎有着强烈的对比。当麦卡锡时代的调查人员质询“你现在或是曾经……”这样的问题时,隐藏流动的、不确定的身份并不是一件容易做到的事,不过蓬泰科尔沃本人已经迅速地在几个不同的身份中完成转换——从费米麾下罗马学派年轻的“小狗”摇身成为为克格勃效力的布鲁诺·马克西摩维契·蓬泰科尔沃院士。

中微子振荡的现象是上世纪60年代美国科学家戴维斯首次发现的(戴维斯是95年诺奖获得者),他使用四氯化碳观测太阳核聚变中释放的电子中微子,发现数据只有理论预期的三分之一,这在当时被称为太阳中微子之谜,科学家们不知道这些中微子去了哪里,不过今年诺奖之一的sno实验在2000年左右确认,这些电子中微子也是振荡到了另外两种。与更早的太阳中微子失踪之谜,稍晚的sno(太阳中微子)、kamland(反应堆中微子)、k2k(加速器中微子)等实验的结果一起,形成了中微子振荡的坚实证据。如果中微子可以振荡,那么太阳中微子在到达地球时便会成为三种类型中微子的混合,而戴维斯的实验仅仅对探测其中的电子中微子敏感,这也就解释了为什么他的实验只探测到理论预言数目的三分之一。

多年的数据证实了这种模式并最终说服了怀疑论者。即使如此,太阳—中微子读数仅提供了中微子振荡的间接证据。下一个挑战是设法在行动中捕捉它们。世界各地的研究组织纷纷在地下建立起比莱因斯和考恩的原始设计大数千倍的探测器。在20世纪90年代末和21世纪初,加拿大安大略省萨德伯里中微子天文台(SNO)的研究者与日本超级神冈探测器研究团队分别积累了令人信服的中微子振荡数据。振荡的存在表明,中微子并非没有质量,这与当时的主流预测恰好相反。

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有一类很受物理学家喜欢的理论,叫“跷跷板机制”,它假定中微子是马约拉纳粒子,同时存在尚未被发现的、质量远大于电弱能标的重中微子,这样中微子的微小质量可以得到很自然的解释。自2005年起一直从事大型强子对撞机上的实验物理工作,先后在atlas实验和cms实验中担任多个分析团队的负责人,参与了希格斯粒子和顶夸克性质研究,新物理寻找,并首次发现了单顶夸克tw的实验证据等。1985年日本神冈实验及美国imb实验在探测宇宙射线与大气中粒子相互作用时产生的大气中微子时,发现μ中微子与电子中微子的比例要比理论预言的小,这便是所谓的“大气中微子反常”现象。

物理学家梶田隆章和亚瑟·麦克唐纳分别作为超级神冈和萨德伯里研究项目的带头人于2015年10月获得诺贝尔奖。三周后,基础物理学年度突破奖为参与项目的近1400名物理学家颁发了300万美元奖金。我的朋友兼麻省理工学院的同事乔·福尔马焦是萨德伯里项目的成员之一,他用部分奖金购买了一瓶上好的葡萄酒,这超出了他日常的消费水平。

中微子的研究似乎比以往任何时候都更加精彩,为超越标准模型提供了诱人的路径。然而,当乔提出可以让中微子以不同的方式工作时,我对这些粒子产生了不同以往的兴趣,那就是测试量子力学的核心原则之一,即最根本的物质理论。

近一个世纪以来,物理学家一直在运用量子力学理论研究原子和原子的组成部分。尽管该理论的预测从未失败过,但量子力学却有许多奇异的特征。例如,20世纪20至30年代,丹麦物理学家尼尔斯·玻尔认为,根据量子理论,粒子在测量之前的各种性质不具有确定性,就像一个人在上称之前没有确定的重量一样。此外,量子理论似乎只提供了各种事件的概率,而不同于艾萨克·牛顿引力定律或阿尔伯特·爱因斯坦相对论中给出的坚如磐石的预言。