科学家们发现了一种全新的测量时间的方法

科学家们发现了一种全新的测量时间的方法不过，这种复杂性可能很快就会改变，而不是以后。根据2022年10月发表在《物理评论研究》上的研究，在量子雾中测量时间的诀窍可能要归结为测量雾本身的形状。一组来自瑞典乌普萨拉大学的研究人员进行了几个实验来测试这一理论。主要重点是对科学家所称的赖德伯格态进行实验。通过对其进行实验，他们能够找到一种新的测量时间的方法，不需要你有一个非常精确的起点--这是科学家之前面临的最大难题之一。形象化这项研究的最简单方法之一是把雷德伯格原子想象成粒子世界中过度膨胀的气球。这些粒子包含处于极高能量状态的电子，都在远离原子核的轨道上运行。他们利用两个激光器与原子进行互动。这种技术使科学家们能够通过测量电子的速度来测量时间。为了做到这一点，研究人员继续进行实验，观察原子和它们留下的"指纹"。这使研究人员能够创建量子时间戳，这使得测量时间更加容易，而不必在量子世界中已经有一个特定的起点。未来同样的实验可以帮助磨练科学家测量量子雾的方式，提供一种更准确的方式来测量量子世界中的时间流逝，甚至更聪明。结合这一事实，麻省理工学院的科学家们重新发明了原子钟，科学正在寻找新的方法来解决时间的难题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349001.htm

科学家发现一种新的原子核类型：190-砹

科学家发现一种新的原子核类型：190-砹在芬兰于韦斯屈莱大学加速器实验室进行的一项实验，成功地产生了一个以前未知的原子核，即190-砹。这种新的同位素是在84Sr光束粒子和银靶原子的聚变中产生的，通过使用RITU反冲分离器的探测器，该同位素在产品中被检测出来。来自于于韦斯屈莱大学物理系的博士生研究员HennaKokkonen资料来源：HennaKokkonen和KalleAuranen新核通过α衰变向更稳定的同位素衰变。α衰变是重核的一种常见衰变模式。来自于于韦斯屈莱大学物理系的博士研究员HennaKokkonen说："对新核子的研究对于理解原子核的结构和已知物质的极限非常重要。"新的发现是由最近毕业的科学硕士HennaKokkonen做出的。这项研究是她硕士论文的一部分。硕士论文的结果发表在同行评议的杂志上是不常见的，比如《物理评论C》，更不用说它报告了一种新的同位素。"在我的论文中，我分析了其中发现新同位素的实验数据。在我的论文过程和暑期实习期间，我了解了核子光谱学组的工作。现在我很高兴能在该小组工作，争取获得博士学位"。HennaKokkonen五年前从芬兰东南部的Juva搬到于韦斯屈莱市学习物理，现在她作为于韦斯屈莱大学加速器实验室的博士研究员继续学习。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367197.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367197.htm

物理学家成功地测量了微小粒子所受到的微弱引力

物理学家成功地测量了微小粒子所受到的微弱引力量子引力的突破然而，南安普顿大学的物理学家与欧洲的科学家合作，利用一种新技术成功地探测到了一种微小粒子所受到的微弱引力。他们声称，这可能为找到难以捉摸的量子引力理论铺平道路。这项发表在《科学进展》杂志上的实验利用悬浮磁铁探测微观粒子的引力--微小到接近量子领域。量子实验的艺术印象。资料来源：南安普顿大学第一作者、南安普顿大学的蒂姆-福克斯（TimFuchs）说，这些结果可以帮助专家们找到我们的现实图景中缺失的拼图。他补充说："一个世纪以来，科学家们一直试图弄清万有引力和量子力学是如何协同工作的，但都以失败告终。现在，我们成功地测量到了有记录以来质量最小的引力信号，这意味着我们离最终实现引力信号如何协同工作又近了一步。从这里开始，我们将利用这种技术缩小源的规模，直到我们到达两边的量子世界。通过理解量子引力，我们可以解开宇宙中的一些谜团--比如宇宙是如何开始的，黑洞内部发生了什么，或者将所有的力统一到一个大理论中。"科学界尚未完全理解量子领域的规则--但人们相信，微观尺度上的粒子和力的相互作用与常规尺寸的物体不同。南安普顿的学者与荷兰莱顿大学和意大利光子学与纳米技术研究所的科学家共同进行了这项实验，实验经费来自欧盟地平线欧洲EIC开拓者基金（QuCoM）。他们的研究使用了一套复杂的装置，包括被称为陷阱的超导装置、磁场、灵敏探测器和先进的隔振装置。它在绝对零度以上百分之一摄氏度（约零下273摄氏度）的冰点温度下悬浮一个0.43毫克大小的微小粒子，测量到了微弱的拉力，仅为30aN。拓展量子研究的视野南安普顿大学物理教授亨德里克-乌尔布里希特（HendrikUlbricht）说，这些结果为今后在更小的物体和力之间进行实验打开了大门。他补充说："我们正在推动科学的发展，这可能会带来关于引力和量子世界的新发现。我们的新技术利用极低的温度和设备来隔离粒子的振动，这很可能被证明是测量量子引力的未来方向。揭开这些谜团将有助于我们解开宇宙结构的更多秘密，从最微小的粒子到最宏伟的宇宙结构。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422947.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422947.htm

科学家对质子的康普顿散射进行新的测量

科学家对质子的康普顿散射进行新的测量质子是一种位于原子核中的带有正电荷的核粒子。它是一个由夸克和胶子的基本构件组成的复合粒子。这些组成部分及其相互作用决定了质子的结构，包括其电荷和电流。当暴露在外部电场和磁场中时，这种结构会发生变形，这种现象被称为极化率。电磁极化率是对电磁场引起的变形的刚性的测量。通过测量电磁偏振率，研究人员可以了解到质子的内部结构。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329173.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329173.htm

科学家实现Zeptosecond维度：以10的负21次方秒为单位测量时间

科学家实现Zeptosecond维度：以10的负21次方秒为单位测量时间科学家们现在已经开发出一种新型干涉测量技术，能够以zeptosecond（宙秒，10-21次方秒）的分辨率测量时间延迟。这项工作是在澳大利亚布里斯班格里菲斯大学的澳大利亚阿托秒科学设施和量子动力学中心进行的，由罗伯特-桑教授和伊戈尔-利特维尤克教授领导。他们利用这项技术测量了两种不同的氢分子同位素--H2和D2--与强红外激光脉冲相互作用所发出的极紫外光脉冲之间的时间延迟。这一延迟被发现小于3个阿托秒，并且是由较轻和较重的原子核的轻微不同运动造成的。这项研究已经发表在《超快科学》上，这是一份新的科学伙伴杂志。古伊相位干涉仪的实验装置示意图。实验装置的示意图如图1所示。在驱动红外激光束的焦点附近有两个可移动的分子射流，它们在空间中分开。两个射流的HHG发射之间的相位差包括来自Gouey相位的贡献（当两个射流中流动着相同的气体时，这是唯一的贡献）和由于不同物种的不同内在HHG相位而产生的额外相移。为了提取该固有相移，首先在两个喷射器中使用相同的气体测量HHG光谱，然后在两个喷射器之间切换不同的气体。这个过程可以完全消除Gouy相的贡献，以及在喷流位置的轻微不同强度的影响。第一作者MumtaHenaMustary博士解释说。"这种前所未有的时间分辨率是通过干涉测量实现的--将延迟的光波重叠起来，并测量它们的综合亮度"。这些光波本身是由暴露在强烈激光脉冲下的分子产生的，这个过程被称为高次谐波生成（HHG）。当一个电子被强激光场从一个分子中移出，被同一场加速，然后与离子重新结合，以极紫外（XUV）辐射的形式放弃能量时，就会发生高谐波生成。XUVHHG辐射的强度和相位都对参与这一过程的电子波函数的确切动态很敏感--所有不同的原子和分子都发出不同的HHG辐射。虽然测量HHG的光谱强度是相对直接的--一个简单的光栅光谱仪可以做到这一点--但测量HHG相位是一个更困难的任务。而相位包含了关于发射过程中各个步骤的时间的最相关信息。为了测量这个相位，通常要进行所谓的干涉测量，即让两个具有精细控制的延迟的波的复制品相互重叠（或干涉）。根据它们之间的延迟和相对相位差，它们可以进行建设性的或破坏性的干涉。这样的测量是由一个叫做干涉仪的设备进行的。为XUV光建立一个干涉仪是非常困难的，特别是要在两个XUV脉冲之间产生并保持一个稳定的、已知的和可微调的延迟。格里菲斯大学的研究人员通过利用被称为古伊相位的现象解决了这个问题--当光波的相位在通过一个焦点时，会以某种方式移动。在他们的实验中，研究人员使用了两种不同的氢分子同位素--自然界中最简单的分子。这些同位素--轻氢（H2）和重氢（D2）--只在原子核的质量上有所不同--H2中的质子和D2中的氘子。其他一切包括电子结构和能量都是相同的。由于质量较大，D2中的原子核比H2中的原子核运动得稍慢一些。由于分子中的核运动和电子运动是耦合的，在HHG过程中，核运动会影响电子波函数的动态，导致两种同位素之间的小相移ΔφH2-D2。这个相移相当于一个时间延迟Δt=ΔφH2-D2/ω，其中ω是XUV波的频率。格里菲斯的科学家们为在HHG光谱中观察到的所有谐波测量了这个发射时间延迟--它几乎是恒定的，略低于3阿托秒。为了理解他们的结果，格里菲斯大学的研究人员得到了中国上海交通大学理论家的支持，由何锋教授领导。上海交通大学的科学家们使用了最先进的理论方法来全面模拟分子氢的两种同位素的HHG过程，包括在各种近似水平上的核和电子运动的所有自由度。他们的模拟很好地重现了实验结果，理论和实验之间的这种一致性让研究小组相信，该模型抓住了基本物理过程的最基本特征，因此调整模型的参数和近似水平可以确定各种影响的相对重要性。虽然实际的动力学过程相当复杂，但发现电子重组步骤中的双中心干扰是最主要的影响。"因为氢气是自然界中最简单的分子，而且它可以在理论上建立高精度的模型，它被用于这些原则性验证实验中，以便对该方法进行基准测试和验证，"Litvinyuk教授说。"在未来，这项技术可以用来测量原子和分子中各种光诱导过程的超快动力学，具有前所未有的时间分辨率。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336187.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336187.htm

德国联邦物理技术研究院的科学家们创造了一种新型光学原子钟

德国联邦物理技术研究院的科学家们创造了一种新型光学原子钟因此，与中性或弱电的原子相比，高电荷离子的最外层电子与原子核的结合更强。这使得高电荷离子受外部电磁场的影响较小，但对狭义相对论、量子电动力学和原子核的基本效应更为敏感。"因此，我们期望带有高电荷离子的光学原子钟能够帮助我们更好地测试这些基本理论"，联邦物理技术研究所（PTB）物理学家LukasSpieß解释说。"这个希望已经实现了。我们能够在一个五电子系统中检测到量子电动核反冲，这是一个重要的理论预测，这在之前的任何其他实验中都没有实现过。"在此之前，该团队必须在多年的工作中解决一些基本问题，如检测和冷却。对于原子钟来说，人们必须将粒子极度冷却，以便尽可能地阻止它们，从而读出它们在静止状态下的频率。然而，高电荷离子是通过创造一个极热的等离子体产生的。由于其极端的原子结构，高电荷离子不能用激光直接冷却，标准检测方法也不能使用。海德堡的MPIK和PTB的QUEST研究所之间的合作解决了这个问题，从热等离子体中分离出一个单一的高电荷氩离子，并将其与一个单电荷铍离子一起储存在一个离子阱中。这使得高电荷离子可以被间接冷却并通过铍离子进行研究。随后，研究人员在MPIK建造了一个先进的低温陷阱系统，并在PTB完成了实验，这些实验部分是由在各机构之间转换的学生进行的。随后，在PTB开发的一种量子算法成功地将高电荷离子进一步冷却，即接近量子力学基态。这相当于绝对零度以上200百万分之一开尔文的温度。这些结果已经在2020年的《自然》杂志和2021年的《物理评论X》杂志上发表。现在，研究人员已经成功地迈出了下一步。他们已经实现了一个基于十三倍带电氩离子的光学原子钟，并将其与PTB现有的镱离子钟的走时进行比较。为了做到这一点，他们必须对该系统进行非常详细的分析，以便了解例如高度带电离子的运动和外部干扰场的影响。结果他们实现了1017分之2的测量不确定性，这与许多目前运行的光学原子钟相当。研究小组负责人皮特-施密特说："我们期望通过技术改进进一步降低不确定性，这应该使我们的研究成果进入最优秀的原子钟的行列。"研究人员创造了一个与现有光学原子钟相比的强有力的竞争者，例如，基于单个镱离子或中性锶原子的光学原子钟，所使用的方法是普遍适用的，可以研究许多不同的高电荷离子。这些包括可用于搜索粒子物理学标准模型的扩展的原子系统，其他高电荷离子对精细结构常数的变化和某些暗物质候选物特别敏感，这些候选物在标准模型之外的模型中是需要的，但用以前的方法无法检测到。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337047.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337047.htm