[科普中国]-惊喜发现！科学家首次在地球上观测到量子异常

导语:一支国际科学家小组在对新材料外尔半金属进行观测时，发现了奇异的量子异常现象，他们曾一度以为这种现象只能由爱因斯坦相对论阐述的时空扭曲引发。研究论文的主执笔人约翰尼斯·古斯表示：“这是我们首次在地球上通过实验手段观测到量子异常，对于了解宇宙具有非常重要的意义。现在，我们能够制造基于这种量子异常情况的新式固态设备，从而避免晶体管等经典电子设备的一些固有问题，这也是我们以前从未想到过的一种进步。”现代物理学提出了一系列有关现实世界的怪异的、违反直觉的观念和理论，尤其是有关于量子物理学。在量子物理世界，物体会处于奇异的叠加状态，例如大名鼎鼎的“薛定谔的猫”。根据这一假设，箱中之猫处于“死—活叠加态”（既死了又活着），要等到打开箱子看猫一眼才能判定它的生死。有时候，量子力学更具有决定性，甚至是破坏性。“对称性”是物理学家心中的圣杯。对称性意味着，我们能够以一种确定方式改变一个物体，同时让它处于“不变”状态。例如，一个圆球可以朝着任意角度旋转，但看上去始终一样，物理学家将其称之为旋转下的对称性。通常一旦确定一个物理系统的对称性，便可预测其动力学变化。但有的时候，量子力学定律会破坏对称性，这在物理学家看来也非常怪异，通常称之为“异常”。在量子异常的研究史上，这种现象差不多仅限于基本粒子物理学。有很多巨型加速器实验室正在开展这方面的研究，例如欧洲核子研究组织的大型强子对撞机。如今，类似3D石墨烯的新材料外尔半金属也使得我们将破坏对称性的量子异常应用于日常现象，比如产生电流。文章由企鹅科学和科普中国联合推出转载请注明来自“科普中国”