光速被"降服" 人类首次成功让光停止传播60秒http://www.kexue.com 2013-08-01 08:57:36 腾讯科学 发表评论

哈佛大学的科学家们此前已经成功将光“限速”，并再次恢复光的速度，但是哈佛的实验只将光速限制在千分之一秒内，光速被限制后仅为48公里每小时
　　在爱因斯坦的相对论框架中，光速被认为是无法“超越”的，这个宇宙中的“极限速度”一直是科学家突破的目标，如果我们无法实现超光速运行，那么是否可以将光速减慢？来自德国达姆施塔特大学的研究人员成功将光“困”在晶体中长达60秒，该技术是实现并提高量子通信技术的关键一步。
　　宇宙真空环境中传播速度最快的光也无法逃脱人类的控制，特殊的晶体介质将光的速度降低，并彻底让它“停止”，来自英国圣安德鲁斯大学科学家托马斯·克劳斯认为一分钟对于控制光速的实验而言已经是非常非常长了，这是一个重要的里程碑！
　　哈佛大学的科学家们此前已经成功将光“限速”，并再次恢复光的速度，但是哈佛的实验只将光速限制在千分之一秒内，光速被限制后仅为48公里每小时（38英里每小时）
　　早在1999年，哈佛大学的物理学家Lene Vestergaard使用接近绝对零度的超流性气态原子云成功将一受控光束的速度降低至每秒17米，两年后将光速受控停止在一个时间区间内。光速是目前宇宙真空环境中的“极限速度”，爱因斯坦相对论不允许物体的运动速度超过光速，光的速度为每秒186,282英里，确切说只要1.2862秒就能抵达月球。
　　为了使宇宙速度最快的光“停止”下来，德国科学家使用了一种被称为电磁感应透明效应（EIT）技术，通过量子相干效应使得光原子共振吸收频率上变得透明，在EIT形成的频谱上，只有一定频率范围内存在透明和不吸收的通道，因此德国科学家在设计实验过程中需要对光脉冲的频宽进行控制。事实上，电磁感应透明效应是三能级系统中量子干涉的结果，其光谱理论计算通常是利用基于原子密度矩阵的光学布拉赫方程式。
　　在本次实验中，科学家将受控光速指向含有镨元素的硅酸钇晶体，通过控制激光束调节晶体的透明态和不透明态，使入射光束无法折射，最终在原子自旋的介入下控制光子携带的信息。此前也有相关实验将受控光速注入低温铷（87Rb）原子介质，达到降低光速的目的，利用偏极梯度冷却法和压缩式磁光陷阱增加受控原子团的密度。另外，哈佛–史密森天文物理中心也对该课题进行了研究，同样采用玻色–爱因斯坦凝聚体原子团将光子携带的信息冻结，速度开始降低，最终存储时间达到1毫秒，这些实验对量子通讯有着很大的意义。（Everett）

负质量宇宙的起源标准模型微波背景的观测确定了宇宙曾经有过激烈的巨变式的起源，曾经以自然优美的形式吸引大家注意的稳恒态宇宙模型不能以自然的方式解释这一观测事实。于是大爆炸宇宙学说占了主导地位，基于大爆炸理论的宇宙模型很好地解释了微波背景的起源并精确预言了辐射温度值的大小。并经不断完善，最终成为 "标准模型"。在观测数据很不充分的情况下，标准模型较为成功地以一致的方式描画了宇宙图景。同时标准模型也留下了一些难以解决的问题。加速膨胀的宇宙观测结果就是其中之一。从正负质量解释宇宙的创生与来源下面我们试着用负质量来理解宇宙的创生与演化。假定原初宇宙（物理宇宙）起源于量
虫洞的超强力场可以通过“负质量”来中和
子涨落扰动产生的局部区域，当涨落产生局域质量为正时，正质量区域是力学稳定的，不会产生剧变式的爆炸。而当这种区域质量为负时大爆炸就会发生，这种爆炸主要源于负质量区域的力学不稳定性。这样宇宙最初起源于负质量的真空区域，在大爆炸的同时，由于宇宙体积的增大，负质量的密度趋向于零，作为一种负反馈机制，必将有正质量产生，这样，宇宙中的可见和不可见正质量物质来源于负质量宇宙膨胀过程中的负反馈。同样，正质量产生后，由于膨胀的负反馈也会产生负质量，但只要宇宙还在加速膨胀，就意味质量态的负反馈机制起主导作用，这样就会有正质量的连续创生。但这种创生的具体机制与过程现在还没有一个可用的模型来描述。特别是现在的宇宙已经远离了大爆炸的处态，这种物质创生是宇宙尺度的，在我们观测范围内将很难找到确切的证据。但是物质连续创造的假定在稳恒态宇宙模型中是必须的。另外，狄拉克的大数假说也预言了物质连续创生过程。2为什么正负物质不会局部湮没成零另外基于这一模型我们的正物质处于浸没于负质量海中的状态，为什么正负物质不会局部湮没成零呢？这个问题可以这样理解，事实上这种湮没过程随时存在，只是必须以宇宙尺度才能明显观察到，况且在正负质量互相转化时由于处在非平衡的膨胀过程中，负质量转化为正质量的负反馈占相对主导的地位。总之我们还能生活与思考而没有溶解于真空或被不断创生物质挤扁，得益于宇宙正处在相对稳定膨胀的时期。