学家通过实验证实了使物质隐形的量子效应

几十年前预测的不寻常的量子效应终于得到了实验证实。我们说的是著名的量子现象“泡利锁”，其中一种致密的量子气体经过极端冷却和压缩后突然变得透明。

麻省理工学院的研究人员使用激光将锂气体压缩和冷却到足够低的密度和温度，以显着减少散射光。在冷却至超低温并被激光压缩后，人们注意到气体变得“半透明”——它部分停止反射和散射光子，让它们通过。

科学家们相信，如果有可能将气体冷却到尽可能接近绝对零(-273.15°C)的温度并进一步压缩它，那么一切都会导致气体停止反射光的事实完全不可见。

我们看到了泡利阻塞的一个例子，它阻止原子做原子应该做的事情——散射光，”该研究的资深作者、麻省理工学院物理学教授、诺贝尔奖获得者沃尔夫冈·凯特勒说。-这是泡利效应存在的第一个实验证明。

该原理由奥地利著名物理学家沃尔夫冈·泡利于 1925 年提出。泡利认为所有所谓的基本粒子费米子——质子、中子和电子——不可能以相同的量子态存在于同一个空间中。

如果费米子处于相同的量子态，那么所有物体都会穿过表面，它们的形成将是不可能的。

例如，气体云中的原子具有足够数量的自由能级。当一个气体原子与一个光子碰撞时，该原子将进入另一个能级并散射一个光子。

原子的电子位于能级，就像竞技场中的观众一样，每个电子占据一个座位，如果所有的椅子都被占用，则无法下降到较低的层级。原子物理学的这一基本性质被称为泡利不相容原理，它解释了原子的结构、元素周期表的多样性以及宇宙物质性的稳定性。

泡利的阻塞原理可以通过一个人填满竞技场的类比来说明。每个人代表一个原子，每个座位代表一个量子态。在高温下，原子是随机排列的，所以每个粒子都可以散射光。在低温下，原子会挤在一起。但只有那些有足够自由边缘空间的才能漫射光。

在这种条件下，费米子更难吸收和反射光。光子开始在原子中自由飞行，物质变得透明，即不可见。

科学家已经通过实验证明了这种效应。他们冷却了锂原子云并使粒子更靠近。结果，该物质变得比室温下“透明”38%。

值得注意的是，使用泡利的阻挡，人们不仅可以创造无形的材料。该效应可用于开发光抑制材料，以防止量子计算机中的信息丢失。目前，由于量子退相干，它们正在丢失信息(由光携带)——当与环境相互作用时，通信中断或量子函数崩溃。

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