使物质隐形的量子效应

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1897年 , 一位科幻作家在作品中添加了隐形的元素 。 从那时起 , 隐形就在科幻作品中开始流行起来 。 但在现实生活中 , 我们真的能让物质实现
宇宙中的粒子可以根据它们的量子自旋分为两大类:费米子和玻色子 。 费米子是组成物质的粒子 , 它们具有半整数自旋 , 例如电子、质子和中子等 。 而玻色子主要描述的是粒子间的相互作用 , 它具有整数自旋 , 例如介导电磁力的光子 。
1925年 , 沃尔夫冈·泡利提出了一个原理 , 现在被称为“泡利不相容原理”:两个相同的
电子在量子水平上只存在有限数量的能态 , 当原子受到光子的撞击时 , 电子会吸收光子的能量跳到更高的能级上 。 然后 , 电子会从不稳定的高能级掉回到低能级状态 , 并以光子的形式释放出能量 。 在宏观状态下 , 我们就会看到入射光被物体所散射 , 于是我们就看到了这个物体 。
但是 , 当粒子的温度较低时 , 情况会有所不同 。 当粒子被冷却的时候 , 它们就会失去能量 。 最终结果就是它们填满了所有可能的最低状态 , 形成了一种被称为“费米海”的物质 。 这些粒子紧密堆叠 , 导致它们无法上升到更高的能量状态 , 也无法降低到更低的能量状态 。 这也就是说 , 电子没有地方可以跑动了 。
【使物质隐形的量子效应】当我们用光撞击这种状态的原子时 , 光子已经无法与原子内部的电子发生相互作用 。 也就是说 , 这时候入射光并不会被散射 , 而是沿着原先的路径穿过物质 , 就好像它们不存在一样 。 通过这种方式 , 物质就实现了隐形 。
事实上 , 这种现象被称为泡利阻塞 , 早在30多年前就已经提出了 。 但是 , 我们最近才在实验室中重现了这种现象 。 这是因为实验条件非常苛刻 , 我们不仅要把原子云冷却到极低的温度 , 还要把它们挤压到极大的密度 。
三个独立的研究小组分别用锶-87、钾-40和锂-6进行实验 , 当他们逐渐冷却原子云的温度时 , 照射到原子云上的光的散射逐渐消失 , 原子云越来越透明 。
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