物理学家首次在光子中观察到量子力学中最奇特、最基本的现象之一：这个物理学领域中，亚原子物体遵循着奇怪、陌生的定律。在量子世界中，像光子这样的粒子大部分时间都处于一种称为叠加态的奇异状态，这意味着粒子同时存在于几种可能的状态中。叠加态只有在测量粒子时才会坍缩成其组成状态之一。令人惊讶的是，物理学家Serge Haroche和他在巴黎高等师范学院的团队在8月份报告说，他们能够观察到这个坍缩过程在光子中发生，而光子是实验物理学中最困难且最有用的粒子之一。
广告
物理学家使用了一种复杂的测量光子的变体方法，该方法是他们在1999年首次提出的——这是在不破坏光子的前提下计算光子的唯一方法。他们将原子（每个原子都有一个广泛运行的电子）射入光子流中，然后测量光子使电子偏离相位的程度。电子偏离相位的程度表明了光子的数量。
现在，这种无需破坏即可重复计算光子的能力，使物理学家能够观察到叠加态的坍缩。将微波场置于八个状态的叠加态中，其中这些状态代表从零到七个光子的存在。科学家们在将光子困在腔体中十分之一秒的过程中，注意到最初电子以随机方式偏离相位，这表明尚未从光子中收集到足够的信息来创建实际的测量结果。随着测量的继续，光子的可能存在状态变得越来越受限，直到最后所有电子都以相同的方式受到影响。这表明叠加态最终坍缩成一个明确定义且现在已测量的状态，其中包含特定数量的光子。
“当谈论量子力学时，人们会立即开始在物理课上教授这种研究，”哈佛大学的物理学家Mikhail Lukin说，他专门研究量子光学。“这是这种基本物理学组成部分首次以一种非常漂亮、清晰、教科书式的方式被直接观察到。”
转到下一篇故事：66. 叙利亚出土古城
