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科学家观测到中子在引力场中的效应

2008-09-2111:11:32

一个国际科学家小组最近成功地在实验中观测到了中子在引力场中的量子效应，这一发现有可能促进基础物理学的发展.在英国《自然》杂志上，这个由法国、德国和俄罗斯等国科学家组成的小组以《地球引力场中中子的量子态》为题发表了一篇论文，报告了他们的实验结果.他们让冷却到非常接近绝对零度的中子在重力场中运动，同时用一个探测器观测中子的下落过程.结果发现，中子的下落过程不是连续的，而是从一个位置“跳”到了另外一个位置.所谓“量子化”是指状态的不连续性，例如绕原子核运动的电子只能处于一系列不连续的能量状态上，而不能处在两个相邻状态之间的状态上.科学家介绍说，探测微观粒子在引力场中的量子态非常困难，这一实验的成功为探索微观世界提供了新思路.

前不久，曾有报道把这一成果误报为“科学家观察到引力场的量子效应”.对此，一些科学家认为，尽管这一实验成果是研究微观世界的一项重要进展，但与观察到引力场的量子效应并不是一回事.后者是基础物理研究领域的一个重大课题，目前尚没有取得突破.中国科学院理论物理所的李淼研究员认为，这个实验是对在连续的、非量子化的经典引力场中的粒子的量子行为的检验.虽然它也很有意义，但与引力本身的量子化没有任何关系.

量子力学预言，所有物质形态都满足量子法则，这个原理已经在小到10^-15或10^-16厘米的尺度上得到实验检验，但科学家目前尚没有发现引力量子化的实验证据.在目前情况下引力只能被当作经典场来处理.李淼认为，发表在《自然》杂志上的这一实验，毫无疑问是对经典引力场中粒子的量子行为的一个检验，这样的实验远没有涉及引力本身的量子性质.他说，引力场的量子化是目前理论物理的一大难题.引力场本身的量子效应非常微弱，这一实验在原理上根本达不到这样的精度，只能期望一种全新的实验来测量引力的量子效应.

共形场论（形场论，保角场论，CFT)）是研究共形对称之量子场组成的结构.标度变换的内涵是对时空的某一区域进行伸缩变换.对一个物理系统进行标度变换，而改变前后系统的物理量满足简单的倍率关系时，就称该系统具有标度不变性.通常，系统中的物理性质（例如，物理参数）在标度变换下可能会发生变化，仅仅只有一些特殊的系统才具有标度不变性.值得一提的是，具有标度不变性的物理系统通常是没有固有能标的系统.

共形变换就是标度变换的一种推广，任何具有标度不变性的理论都具有共形不变性.共形场论（CFT）就是表达具有共形不变性的场论.经典共形场就是指在共形变换下，其作用量不变的场；量子共形场论就是指在共形变换下，其配分函数不变的场.

李群具有的是内禀的射影表示，其出现可由李代数来看，这意味着，无论如何都消去不了中心荷，则射影表示就是内禀属性.中心荷与每个生成元都对易，这意味着，它属于后来这个李代数的中心；这种从没有中心荷到具有中心荷的过程就称为中心扩张.中心扩张的过程也就是量子化的过程.也就是说，物质是由空间荷（或包含有空间荷）及相应的场组成的.

EPR佯谬的内涵，两个自旋为1/2的粒子（A）及粒子（B）构成的一个体系，在一定的时刻后，使粒子（A）与粒子（B）完全分离（不再相互作用）.