多倫多大學(xué)的一組研究人員找到了一種方法來測量量子隧穿發(fā)生的時(shí)間。該小組在《自然》雜志上發(fā)表的論文中描述了他們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)以及在嘗試測量在某些情況下量子隧穿需要多長時(shí)間時(shí)發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。

從某種意義上說，量子隧穿很簡單-盡管缺乏能量，但這種現(xiàn)象仍使粒子穿過能壘?？茖W(xué)家們并不真正知道它是如何工作的，但是無論如何它都找到了用途，例如制造掃描隧道顯微鏡。在過去的一個(gè)世紀(jì)里，物理學(xué)家一直在爭論量子隧穿的一個(gè)因素是粒子通過能量屏障需要多少時(shí)間。

回答這個(gè)問題的困難在于時(shí)間本身的定義，以及它如何應(yīng)用于量子隧道。在這項(xiàng)新工作中，研究人員采用了一種簡化的方法來測量一種類型的粒子(a原子)穿過一種非常特殊的能量屏障(激光束)所花費(fèi)的時(shí)間。在他們的實(shí)驗(yàn)中，“時(shí)鐘”是所用the原子的自旋-由于自旋的持續(xù)時(shí)間是已知的量，因此可以通過測量在經(jīng)受測試(例如通過)時(shí)發(fā)生了多少自旋來將它們用作時(shí)鐘。激光束。因此，研究人員所要做的就是在原子進(jìn)入光束之前注意原子的自旋狀態(tài)，然后在退出時(shí)再次進(jìn)行測量。

該計(jì)劃的執(zhí)行包括使用激光束捕獲a原子云，然后使用相同的激光束將原子移動(dòng)到另一個(gè)激光束的路徑中，并在第二束激光的任一側(cè)測量其自旋。為了更容易測量原子的自旋，研究人員首先將云超冷，然后再將其發(fā)送通過能壘。對自旋變化的測量表明，隧穿花費(fèi)了大約0.62毫秒。

在進(jìn)一步的研究中，研究人員希望了解更多原子穿過障礙物的軌跡-他們還指出，一些理論認(rèn)為粒子能夠穿過障礙物而從未穿過其內(nèi)部。