科学家发现光子奇异性质：或颠覆量子力学基础

爱尔兰科学家最近对光的一种奇怪性质的研究可能会颠覆量子力学的基础。但到目前为止，其深层含义仍不清楚。

新浪科技新闻，北京时间，6月2日，据国外媒体报道，一种奇怪的光现象可能正在颠覆量子力学的基础。光子是构成光的粒子。它们组成了一个以光为基础的莫比乌斯环，展现了科学家们以前认为不可能的动量特征。这一发现可能会动摇量子力学的一些基本假设，量子力学是描述亚原子粒子世界的经典理论。

这项研究的共同作者之一，爱尔兰都柏林三一学院的物理学家保罗·伊斯特汉姆指出:“这是光的一个基本性质，我们已经证明它不完全是人们想象的那样。”

“空心”灯

这项研究的最早起源可以追溯到200多年前。当时的爱尔兰物理学家和天文学家威廉·哈密顿和他的合作者汉弗莱·劳埃德(Humphrey Lloyd)预测，如果入射光以适当的角度撞击晶体表面，具有特定内部原子结构的晶体将能够产生中空的“光导管”。

为了纪念200多年前的这一伟大发现，埃桑和他的合作者决定深入探究这一现象背后的理论基础。首先，他想到了这种空心光对光子角动量的意义。随着数学运算的深入，他突然意识到一些奇怪的事情:这种空心光中的光子的角动量大约是普朗克常数的1.5倍，普朗克常数是描述能量和波长之间关系的基本物理常数。

然而，这样的情况很难让人相信，因为量子物理学的原理限制了光子的角动量必须是普朗克常数的整数倍，比如2倍，-3倍等等。，而不是0.5倍。

半自旋光子

为了检验他们的计算结果是否真实存在，他们决定对这一理论进行实验验证。他们将激光束以精确的特定角度射向晶体，然后用一种叫做干涉仪的光学元件将光束分离，并根据其自旋特征将其分离。

非常清楚的实验结果是，在测量期间，这些光子的角动量值分别显示大约1.5倍普朗克常数和-1.5倍普朗克常数。该研究小组已在4月29日出版的《科学进步》杂志在线版上公布了相关研究结果。

这项研究的另一个合作者，同样来自爱尔兰都柏林三一学院的物理学家凯尔·巴兰坦说，这个发现非常有趣，因为它表明光子行为可能与我们以前的预测不一致。他说:“所有的粒子都可以分为两类。第一类是玻色子，包括光子。这些粒子的特征是它们都有积分角动量(自旋量子数是整数)。另一类是费米子，如电子。这些粒子的自旋量子数不是整数。这种差异非常重要，因为它导致了非常不同的量子行为。我们的研究结果表明，我们可以创造出一束表现得像费米子一样的光子，它们是完全不同的。”

然而，这项研究不会削弱普朗克常数的重要性或打乱整个亚原子物理建筑的基础。埃桑说:“我们没有打破量子力学。”

当然，无论如何，这项研究的结果仍然非常新颖，其深层含义仍然不清楚。但至少有一点是明确的:这一发现将对量子计算和密码学研究产生影响，这两者都是基于亚原子粒子的相关性质，我们可能需要修改这方面的一些原始观点。(晨风)

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