快捷搜索:

百年前爱因斯坦预言遭遇挑战美首次证明能量均

  一百年前,爱因斯坦预言了一个挑战。美国首次证明了能量分享定理适用于布朗粒子

  据英国“新科学家”杂志网站5月21日报道,得克萨斯大学的研究人员称,他们首先通过实验方法观察到单粒子在布朗运动中运动的瞬时速度,证明了能量均衡定理适用于布朗粒子。而一百年前,爱因斯坦曾预言这是一个不可能完成的任务。相关论文发表在最新一期的美国“科学”杂志上。布朗运动是1827年英国植物学家布朗发现的气体或液体中微观粒子的非恒定曲线运动状态。1907年,爱因斯坦提出了能量共享定理。统计力学的基本理论认为,微观粒子的动能仅取决于其温度,而不管其大小和质量如何。但是,他预测,布朗运动中单个粒子的瞬时速度由于布朗运动中粒子之间的高速碰撞而导致的运动的方向和速度的连续变化将不能确定,直接证明了能量均衡定理适用于布朗粒子。德克萨斯大学的研究人员已经找到了一种方法来测量空气中布朗粒子的瞬时速度。研究人员表示,由于空气密度比水分低得多,所以粒子的碰撞频率也比液体低得多,相应的碰撞时间间隔也越长。使用光学镊子,团队用两根激光束捕获两个直径为3微米的玻璃珠,并悬挂在空气中。通过测量激光束偏移距离,可以计算玻璃珠移动的距离。基于这些测量结果,研究人员每5微秒就可以获得玻璃珠速度值,并且直接证实了布朗粒子的能量共享定理是可行的。这个实验结果也是将玻璃珠冷却到更低能态以用作振荡器或传感器的一个步骤。负责这项研究的得克萨斯大学奥斯汀分校的物理学家Mark Rey说,100多年前,人们无法想象用激光悬空空气中的棕色颗粒,也无法用超声振动来减缓布朗粒子的能量。在下一步,他们计划使用激光进一步减缓布朗粒子的运动,使其展现出最低的能量状态,从而揭示了通常只在亚原子上发现的量子力学性质。德国哥廷根大学(University ofGöttingen)的克里斯多夫·施密特(Kristoff Schmidt)表示,从技术上讲,虽然现在有可能测量空间分辨率(通过仪器的关键几何形状),但颗粒被追踪和定位,但在短时间内测量布朗粒子的速度时间还是一个重要的发展,雷说:“这次我们观察到布朗粒子的瞬时速度。从某种意义上说,我们解决了在普通物理中确定布朗粒子瞬时速度的问题,但在量子物理中,我们将面临更多的挑战。 “他认为,在量子层面上,能量共享定理是行不通的,因为量子力学支配的物体即使在零温度下也有一定的动能(王小龙)
 

您可能还会对下面的文章感兴趣: