超越爱因斯坦：围绕光子动量的神秘用超级电池设备解决了

时间：2022-02-26 11:25:06 来源：

这是由Alexander Hartung建造的Coltrims反应显微镜的照片，作为他在物理学院实验厅的博士学位研究的一部分。

Albert Einstein获得了诺贝尔奖，用于解释光电效果：在其最直观的形式下，用光照射单个原子。根据爱因斯坦的说法，光包括仅将量化能量转移到原子的电子的颗粒（光子）组成。如果光子的能量足够，它将电子从原子中敲出。但是在这个过程中，光子势头会发生什么？歌德大学的物理学家现在能够回答这个问题。为此，他们开发和构建了新的光谱仪，具有以前无法实现的分辨率。

博士生亚历山大哈特在施工期间成为父亲两次。该装置长3米长，高2.5米，包含大约汽车作为汽车的零件。它位于Riedberg校园的物理建筑实验厅，周围环绕着不透明的黑色帐篷，是一种非常高的性能激光。其光子在装置中与近氩原子碰撞，从而从每个原子中移除一个电子。在其外观时，在其外观时的这些电子的势头以极端的精度在装置的长管中测量。

该装置是在法兰克福中发明的Coltrims原则的进一步发展，并且同时在全球中传播：它包括电离磷酸异常，或分解分子，然后精确地确定颗粒的动量。然而，将光子动量转移到受理论计算预测的电子的电磁是如此微小的，即之前不可能测量它。这就是为什么哈特坦建造了“超级科尔特兰”。

当来自激光脉冲的许多光子轰击氩气原子时，它们电离。分解原子部分消耗光子的能量。剩余的能量被转移到释放的电子。该问题的反应合作伙伴（电子或原子核）节省了光子的动力占据了物理学家30多年。“最简单的想法是：只要电子连接到核，将动量转移到较重的粒子中，即原子核。一旦它突破自由，光子势头就会转移到电子，“哈特文的主管解释，核物理研究所的Reinharddörner教授。这将是与风转移到船上的势头。只要帆牢固地附着，风的势头就会推动船前。然而，绳索撕裂的瞬间，风的动力单独转移到帆。

然而，亚历山大·哈特通过他的实验发现的答案是 - 典型的量子力学 - 更令人惊讶。电子不仅接收到预期的动力，而且另外三分之一的光子动量实际上应该已经去了原子核核。因此，船的帆在绳子撕裂之前即将发生的事故，窃取了一点船的势头。为了更准确地解释结果，Hartung使用光的概念作为电磁波：“我们知道电子隧道通过小型能量屏障。在这样做时，它们被激光的强电场从核拉出，而磁场将这种额外的动量转移到电子。“

Hartung使用了一个巧妙的测量设置进行实验。为了确保通过设备中的不对称性不会意外地引起电子的小额额外动量，他的激光脉冲从两侧击中气体：从右侧或左侧，然后同时从两个方向都是如此测量技术的最大挑战。这种精密测量方法的更深入地理解原子理物理中激光磁性分量的先前未开发的作用。

参考：A. Hartung，S.Eckart，S.Brensecke，J.Rist，K.Fhre，M. Richter，H. Sann，H. Sann，S. Zeller，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich，K. Henrich， G.Kastirke，J.Hoehl，A.Kalinin，Schöffler女士，T.Jahnke，L. ph。H. Schmidt，M. Lein，M.Kunitski和R.Dörner，2019年9月30日，Nature Physics.doi：
10.1038 / s41567-019-0653-y

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