导读 悬浮纳米粒子的运动可能揭示量子波函数自发崩溃,但三种常见的测量方法尚未准备好进入黄金时段。量子力学的一个难题是,在测量时,占据许多
悬浮纳米粒子的运动可能揭示量子波函数自发崩溃,但三种常见的测量方法尚未准备好进入黄金时段。
量子力学的一个难题是,在测量时,占据许多状态的粒子如何捕捉到单个状态。一种理论认为,测量与这种“波函数崩溃”无关,而是暗示它是自发发生的。现在,研究人员已经分析了使用悬浮纳米粒子寻找自发波函数坍缩的几种方法。虽然还没有技术可以应对挑战,但他们确定了一些有希望的调查途径。
如果自发崩塌模型是正确的,那么给定原子的波函数每隔一亿年左右就会坍塌一次。例如,在纳米粒子中获得足够的原子 - 并且其中一个波函数在任何时刻都会崩溃。由于不确定性原理,所有崩溃都应该轻微地挤压纳米粒子。一些研究人员已经提出寻找这种塌陷引起的运动,但是就像任何物体一样,纳米粒子无论如何都会四处移动,因为环境中原子的随机运动。诀窍是建立一个可以捕获纳米粒子并检测超出预期的运动的设备。
为了确定这是否可行,英国南安普顿大学的Andrea Vinante及其同事考虑了一个假设的实验,其中一个200纳米宽的二氧化硅球在低温真空室中被电场悬浮。他们计算了三种用于检测球运动的工具的性能:光学腔,光学镊子和SQUID(用于检测感应电流的超导装置)。
该团队发现,技术挑战阻碍了所有这些方法达到所需的灵敏度。如果可以克服这些问题,两种光学技术都可以提供更高的位移精度,但代价是加热颗粒会增加噪音。SQUID产生的热噪声要小得多,但位移分辨率较低,因此需要更长的测量时间,因此需要更高的陷阱稳定性。