玻色子

穿过干涉计的两条路径被设计成菱形。一个中子进人菱形区域时,其量子波被分成两半,一半向左,一半向右。两列波将在菱形的另一头汇合,随即离开菱形,或者呈波峰,或者呈波谷一跟经典的杨氏双缝干涉实验中屏幕上的条纹一样,唯一不同的是这里的图像在屏駱上呈现为一点,而杨氏实验中的条纹是由大ffl连续的点组成的。科学家们记下他们所得到的图像是波峰还是波谷。然后,转动硅晶体,菱形也随之被转过90度角,方向由水平变为垂直。这时他们发现干涉图像发生了变化。引起这种变化的原因是,硅晶体转动以后,两个中子的波受万有引力的影响发生了变化,因为一个中子高于另一个中子,而位置较高的中子运动速度较慢。这样,中子在一种路径上的德布罗意波长跟另一种路径上的德布罗意波长就有所不同,因而干涉条纹也就起了变化。另外一个实验,是中子的2tt-4tc实验,该实验1975年由维也纳的赫尔穆特?劳赫等人(HelmutRauch)完成,同年密苏里州的实验小组也完成了这个实验。劳赫的维也纳研究小组用中子干涉计显示了中子的一种奇妙的特性。用一个磁场把干涉计一条路径上的中子转动360度(2tc)。具有整数自旋态的粒子一即所谓的玻色子(boson)—若同样被转动360度就会回到其初始状态(因为它们正好整整转动了一周);中子则不然。中子在转动360度,即转动了一周后,会出现变号(changesign),这可以从干涉现象中看出来。只有当磁场令中子再转动一周(即总共转动4tc)后,中子才会回复到初始的状态。与此同时,波士顿的阿伯纳?西摩尼和迈克尔?霍恩也在讨论用中子来做同类的实验,旨在用实验证明中子的271-471性质,这种性质在理论上已经得到证明。他们并不知道远在维也纳,劳赫和他的学生们已经做过同样的实验。恩和西摩尼完成了他们的论文,投送到一家物理学杂志。不久,他们得知维也纳的研究小组也做了同样的研究,而且已经完成了这项实验。劳赫带领的维也纳研究小组的成员之一,就是他的学生安东?塞林格。安东?塞林格1945年5月出生在奥地利茵克莱斯lnnkreis的里德市(Ried)。1963年至1971年,塞林格在维也纳大学学习物理和数学,于1971年取得了物理学博士学位,他的_士论文题目是《中子镝单晶去极化》(NeutronDepolarizationinDysprosiumSingleCrystals),导师是劳赫教授。1979年,塞林格在维也纳技术大学(theTechnicalUniversityofVienna)完成了高等学校教授资格考试(Habilitation)论文,研究课题是中子和固态物理学。1972年至1981年,塞林格在维也纳原子研究所做大学助教,仍然是跟劳赫共事。埃里斯(Erice)是一座风景如画的中世纪古城,坐落在意大利的西西里岛,周围草木苍翠,山峦环抱。热爱自然和美的物理学家们爱上了这座小小的城市,在这里举办一年一度的学术研讨会,吸引了世界各地的物理学同道。1976年埃里斯会议的主题是S子力学基本原理,议题包括贝尔不等式和子纠缠。劳赫看见会议通知时,对安东?塞林格说:“你何不去参加这个会议?我们对贝尔的理论了解不多,但我们可以去学习,我听说就在维也纳有人做过量子纠缠实验,非常有意思,说不定哪天我们自己也可以做这样的实验……到那儿去学习学习吧。”塞林格非常乐意,于是整装前往西西里。与此同时,在波士顿,西摩尼、霍恩以及哈佛大学的弗兰克?皮普肯(FrankPipkin)也正收拾行诞,准备动身去西西里。他们要在会议上宣读有关量子纠缠的研究论文。恩的论文是他和约翰?克劳瑟多年合作研究的结果——贝尔定理在可能实现的实验中的一种扩展形式。在西西里,来自波士顿几位物理学家第一次见到塞林格。霍恩说:“我们一见如故,非常投缘。安东兴趣很浓,一个劲地从我这里了解贝尔定理。他对量子纠缠非常着迷。”有一天,在麻省理工学院核反应器的克利夫?沙尔实验室,夏尔走到霉恩跟前,指着手里的一封信问道:“你听说过安东_塞林格这个人么?他申请来这里工作,在信里提到你。”霍恩回答说:“噢,当然啦。太好了!他是个很棒的物理学家……对fl子力学的越本原理很感兴趣。”安东?塞林格于是加入了麻省理工学院的研究队伍,成为1977至1978年度的博士后研究员,获得富尔布莱特基金(FulbrightFellowship)资助。此后十年间,他一面在维也纳技术大学担任教授,一而还多次到麻省坎布里奇做短期的访问研究,每次停留数月。他工作非常勤奋,继续做他学生时代在维也纳跟随劳赫搞过的中子衍射研究。他跟ffi恩数年间合作发表了十多篇论文,那时克利夫?沙尔和研究生也跟他们一起在实验室工作,学生换了一届又一届。这种工作格局一直持续到1987年沙尔退休。在工作间隙,塞林格和霍恩常常一面用餐,一面探讨双粒子干涉的问题,这是霍恩早年跟西摩尼、克劳瑟、翟尔特合作的课题。而他俩当时正在做的是单个中子的干涉现象的研究,双粒子问题和贝尔定理只是两人共同热衷的爱好,日常工作之余的兴趣。霍恩回忆道:“我们坐在一起,吃着午饭,我给他讲贝尔定理、定域隐变量理论,以及定域隐变ffl为何跟量子力学不能相容。他总是听得很专注,还总是想了解更多一些。”\r

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