在研究微观世界动力学的量子力学中,宇宙量子力学实验提供了最好的环境。建造这样一个进入太空的量子力学实验设施需要10亿美元的巨额资金。你为什么需要这个?
众所周知,无限小的物质,例如粒子落入墙壁的隧道效应,其行为与经典力学世界(例如人类的常识)不同。最近,正在进行实验以研究物理对象从经典力学行为转变为量子力学行为的界限有多小。
在属于量子力学的波动行为物体中,2021年最大的问题是一种叫做低聚卟啉的分子。低聚卟啉由 2,000 个原子组成,重 2,080 个碳 12 原子。它是正常细菌大小的千分之一。
如果发现一种具有比低聚卟啉更大的量子力学行为的分子,它可能对生物产品有帮助。然而,用于分子测量的量子材料干涉仪结构复杂,气体、光、振动等干扰造成的测量结果误差是不可避免的问题。此外,即使建造了一个不受气体、光和振动干扰的空间,重力对地面的影响也是不可避免的。作为一种去除重力的方法,激光和磁场中存在漂浮的粒子,但在这种方法中,激光和磁场可能产生的噪声会导致实验结果存在差异。因为这些环境因素随着分子的增长而产生更大的影响,据说寻找比低聚卟啉更大的分子的尝试受到建立环境的问题的阻碍。
我们提出的解决上述问题的方法是建立一个空间实验设施。它的优点是能够消除宇宙中最大的引力效应,并且易于控制气体和光等干扰。另一方面,需要针对宇宙飞船和太阳风的对策,这些对策被空间实验设施运行所需的发动机或地球上的地磁和大气所产生的振动排除在外。据说,抵消这些宇宙特定因素所需的金额是 10 亿美元。
2016年中国卫星与地面交换量子代码,2020年国际空间站产生一种量子力学现象波斯爱因斯坦凝聚。然而,这些努力大多是商业性的,并主张建立一个 10 亿美元的国际合作系统,将量子干涉仪送入轨道,用于纯科学探究。相关信息可以在这里找到。
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