新发现的亚原子粒子对夸克理论提出挑战 key words: quantum entanglement (量子缠绕态) 挑战"夸克相互作用理论" 爱因斯坦Vs玻尔
据二○○三年五月1日新科学家网站报导，物理学家在斯坦福线性加速器(SLAC)上发现的理论上预言的新粒子，但是新粒子的质量显著小于理论预言值，对“夸克相互作用理论”提出了挑战。
夸克是组成中子质子等粒子的亚原子粒子。新发现的粒子名为DS(2317)，物理学家认为它属于粲－奇异夸克介子。粲夸克和奇异夸克是两种不同的夸克，它们和它们的反夸克组成粲－奇异夸克介子。利用夸克之间的强相互作用模型可以计算出这些介子的质量，计算出的粲夸克和反奇异夸克组成的DS介子质量约为２５００兆电子伏。但是测量到的粒子质量比算出的DS的质量小了１０％。卡内基梅隆大学的实验粒子物理学家若依.布里叶(Roy Briere)博士说：“这些看起来确实是真实的 --虽然结论令人吃惊，但是他们对得到的数据作了所有正确的处理。” 物理学家目前还无法解释新粒子质量与理论预言的偏差。如果结论被证实，意味着现在的夸克理论存在重大的缺陷。
微观粒子间神秘联系的稳定程度超出科学家预期
科学家们发现处于“量子缠绕态”(quantum entanglement) 的两个光子可以通过金属片而不失去这种联系。这一发现意味着粒子间的这种量子联系比科学家们原先认为的要稳定。这一发现已发表在《自然》杂志2002年7月出版的418卷上。
“量子缠绕态”是至今还不能被科学家们很好解释的存在于微观粒子的一种奇特的联系。在量子力学研究中，科学家们发现原来处于同一系统的微观粒子在分开后，无论它们相距多远，仍然保持一种瞬时的联系，一个粒子状态的改变可以瞬时地使另外粒子的状态发生相应的改变，这种奇异状态被称为量子缠绕态。这种现象最早由物理学家爱因斯坦(Albert Einstein)等提出。1935年，爱因斯坦在与玻尔(Niles Boher)关于量子力学完备性的争论中，与两个同事一起提出了这种量子缠绕现象。他们并不相信这种现象真的存在，他们提出这一现象是想以它作为量子力学的不完备的证据，因为它直接违反了物理学中“定域性”和爱因斯坦的“狭义相对论”。但几十年以后科学家们在实验上真的发现了这种现象。
科学家们原以为粒子的这种量子缠绕会因为它们与其它物质的相互作用而被破坏掉。但荷兰雷登(leiden)大学科学家厄尔文·阿尔特维切尔(Erwin Altewischer)研究组发现这种观点不正确。他们用一块单晶把光子分成一对能量较低的极化互相缠绕的光子，然后他们把这些光子打在厚度足以挡住光子的金箔上。在这些金箔上面布满很多直径为200纳米(一纳米等于10亿分之一米)的小孔，虽然因为这些小孔太小光子无法直接通过，但他们发现光子在金箔表面产生的一种被称为等离激元(plasmon)的表面电子波可以穿过金箔上的小孔并在金箔的另一面湮灭而发射出光子。他们对打到金箔以后的光子进行的测量表明，无论是一个光子还是两个光子同时被转化成等离激元，经过这一过程后的这些光子仍然处于量子缠绕态。
阿尔特维切尔认为光子的量子缠绕在光子被转化成等离激元以后还能保持，这一发现可能被用于开发一种新型的量子计算机或量子编码系统。
“这是一个好兆头，因为它表明量子缠绕在我们原先以为它不能保持的一些过程可以继续被保存，”厄克色特尔(Exeter)大学光子学(photonics) 专家比尔巴尔内斯说，“如果他们在这一过程中能保持，那么它能在另外的什么过程中可以保持吗？”
对量子缠绕现象的本质目前科学家们仍然没有什么线索。量子力学的多世界理论倒是可以解释这种现象：多世界理论认为粒子同时存在于很多个不同的世界中。在我们这个物质空间中相距遥远的粒子，在另外的空间中可能近在咫尺，所以对一个粒子的扰动，另外粒子可能会即时受到影响。无论这种量子缠绕的本质是什么，有一点是肯定的，这就是现代科学对物质之间联系的认识还很不全面。这种联系可能不仅存在于微观世界，也存在于宏观世界。中国古人可以利用天象的变化预测人事的变迁，而这种天象发生的地点离我们地球可以非常遥远，可能就是对这种联系的认识和运用。这些联系对现代科学来说现在仍然是个迷。
科学家发现粒子间的缠绕依赖于它们的相对运动状态艺术家想象中的量子缠绕粒子
据Science Daily网站报导，美国国家航空航天局(NASA)喷气动力实验室的科学家发现神秘的量子缠绕态与观察者相对于微观粒子的运动有关，这种量子缠绕可以由观察者的相对运动来产生或者破坏掉。这一发现已经发表在2002年12月号的《物理评论快报》上。
“量子缠绕”是科学家们在微观粒子世界中发现的一种神秘的现象。处于量子缠绕态的粒子，相互之间似乎“心有灵犀”，无论相距多远，对其中一个粒子的干扰会瞬时地影响到量子缠绕态中的其它粒子，也就是说这种关联的传播好像不需要时间。这显然违反了爱因斯坦的狭义相对论“光速不可逾越”的结论，因此当初他从量子力学理论中推导出这一结论时，他并不相信这种现象真的存在，而是试图利用这一结论来证明量子力学的不合理，并称之为“幽灵式”的联系。但是后来的实验证明这种量子缠绕现象的确是存在的，它是目前热门的量子超光速传输研究的基础。
NASA的克利斯托弗.阿达米博士(Christoph Adami)和罗伯特.金里切(Robert Gingrich)博士是最先用爱因斯坦的相对论来研究粒子之间的量子缠绕。他们比较了粒子在静止时和被加速时的缠绕程度，发现当通常缠绕的粒子在被加速会失去这种缠绕联系，一些特殊制备的粒子对在被加速时则增加这种缠绕联系程度。
了解一些静止时不缠绕的粒子之间如何仅仅通过运动就可以获得量子缠绕，可能有许多潜在的重要应用。比如，处于缠绕的粒子可以用来校对原子钟，这对于太空飞船的在太空深处的旅行至关重要。另外，量子缠绕在对量子通讯和量子计算都扮演着重要的角色，这一发现对这些领域也会产生重要的影响。
量子缠绕态是迄今科学家们仍然无法圆满解释的一种现象，它暗示事物之间的联系能力也许远远超出现代科学的认识。对其本质的认识可能会使现代科学在一些关键问题上取得重大的突破。
粒子物理始终是理论物理的一个非常活跃的前沿。从夸壳理论的提出到粒子物理发展到今天，人们似乎难以知道夸壳以下究竟是什么。实际上，粒子物理的发展除了受现有观测技术，实验技术的制约外，更主要的是同样受到人们认识观念的制约。打个比方说“如果把一个氢原子放大到地球这么大，那么此时在观测围绕着氢原子运动的电子时会出现什么情况和结果呢？那么此时又用那些物理量来描述电子的运动的特征呢？那么此时 在来研究质子和电子的结构结论又会如何呢？”反之，如果把地球缩小到只有一个乒乓球那么大拿在手中，你可曾想到手掌大的一个小球里面竟生活了几十亿人呢！事实上，是认识的方法和观念上的障碍导致现有粒子物理面临难以回避的挑战和缺陷。其实，岂止是粒子物理，这个现代科学都面临着同样的问题。
科学家利用中子星的热核爆发研究其内部结构
美国航空航天局网站11月7日消息，在一个中子星 (Neutron Star) 表面发生28次系列热核爆发（thermonuclear blast）期间，科学家利用欧洲太空总署（ESA）的XMM牛顿X-线探测卫星对这种神秘的物体进行了许多关键的测量。中子星是由中子直接组成的致密星体。我们眼睛所见的地球上的物质通常是由分子组成，分子由原子组成。和中子相比，分子之间，原子之间以及原子和分子内部都有巨大的空隙，因此和我们日常接触的物体相比，中子星的密度大得惊人。一个典型的中子星的密度约是地球密度的100万亿倍左右，一个火柴盒大小的中子星物质质量高达几十亿吨。
这次测量到的这个中子星是双星系统EXO 0748-676的一部分，位于飞鱼星座。科学家估计这个中子星质量约为太阳的1.4倍，直径为16公里左右。基恩·科塔母(Jean Cottam)博士和他的研究组首次利用光在中子星的极端引力场中穿过其大气层时发生的频率偏移现象（即引力红移）研究了中子的内部结构，首此获得到了这个中子星质量和半径的比率，这一结果发表在《自然》杂志11月7日号期刊上。科塔母博士说：“只有在中子星发生热核爆发引起其临近区域大放光彩时我们才能测到射出的光与中子星极端引力场相互作用而留下的特征。”
因为光线的引力红移直接决定于中子星的质量和半径，其质量和半径比又决定了其内部物质所遵从的状态方程，所以这类测量对于了解中子星的性质有着非常重要的意义。如果能够得到中子星精确的质量半径比，科学家可以确定中子星内超流体（superfluid）的特性及其相互作用--类似于粒子物理学家在粒子加速器中寻找的现象。这次测量得到的结果还首次证明了中子星在自然界中是的确存在的。
“不象太阳的内部结构已经被我们清楚地了解，中子星对人类来说象是一个黑盒子，”论文的合作者，哥伦比亚大学的弗里兹·培雷尔斯(Frits Paerels)博士说，“我们在中子星这个黑盒子上开了第一个小孔。现在理论工作者们可以凭着我们提供的数据继续探索。”
重要的是，论文的另一合作者，荷兰空间研究所的马里亚诺·门德兹博士(Mariano Mendez)指出，这一工作开创了利用引力红移研究致密星体的新方法。也许可以利用它来寻找新一类的致密天体，如夸克星等。 现代科学的新发现特别是天体物理学所观测到的现象极大地开拓了我们人类的视野。一些物质如中子星，黑洞等，因为它们都远远超出了人们在日常生活中的经验，在几十年前甚至更近的时间内，人们都曾经怀疑它们的存在，而今天都已经相继被实验观测所证实。人们在日常生活中所固守的一些观念，如看不见，或者现代科学还没认识到就一概加以否认甚至反对，已经一再被证明是不“科学”的。现在科学不能解释，不能观察的一些现象，将来可能是人们的常识。 量子缠绕现象zt 从鸡生蛋蛋生鸡说开去(1) 新发现的亚原子粒子对夸克理论提出挑战zt |
