Only Perception: 在「幾乎空無一物」中創造光

2011-06-14

在「幾乎空無一物」中創造光

Researchers create light from 'almost nothing'
http://www.physorg.com/news/2011-06-researchers-create-light-from-almost.html

By Bob Yirka, June 6, 2011

(PhysOrg.com) -- 有群在瑞典 Gothenburg，Chalmers 科技大學工作的物理學家，現在成功證明一件事，在這之前它只是個理論；此即，可見的光子能從虛粒子（virtual particles）產生，那已被認為存在於量子真空（quantum vacuum）中。在一篇發表於 arXiv 的論文中，該團隊描述他們如何使用一種特製電路，稱為超導量子干涉裝置（superconducting quantum interference device，SQUID）在大約百分之五的光速下調變一些「線長」（譯註，應指共面傳輸線，coplanar transmission line，的電氣長度，electrical length），藉此從虛無的真空中製造出可看見的「火花」。

實驗證明，開斯米效應（Casimir effect）並不僅是理論；以荷蘭物理學家 Hendrik B. G. Casimir 為名，他與 Dirk Polder 率先在 1940 年代提出有某種力存在於真空中；若能在二片薄板或鏡子之間正確地操縱，這種力應導致光子的創造。

這種想法指出，在任何真空中，虛粒子會不斷出現然後消失；而且它們以波的形態這麼做。開斯米效應提出，如果二面非常微小的鏡子被放置的非常靠近；近到二者之間的距離比某些可見的（光）波還要短，有某種力將會被創造出來。因為在二面鏡子空隙外的粒子數量高於空隙內，導致鏡子出現一股拉力，將它們拉的更靠近。所創造出來的力，那已被理論化，接著能用來產生光子。

之後的研究者提出，如果能讓一面鏡子非常快速地前後移動，或許只使用一面鏡子就能達到同樣的效應；而這就是這個團隊在實驗中所採取的方法。迅速移動的鏡子用來分離虛粒子對，那接著提供能量將虛粒子轉換真正的光子，那正是在 SQUID 之內所發生的事，讓團隊能看見被製造出來的光子。

這樣的研究，雖然在理論上令人滿意，但在現實上無法提供許多實際的應用，至少目前是這樣；但那不代表從這項研究結果中產生的新發展無法讓某件事變得更加精深，諸如成為一種駕馭來自真空的能量的方法，能推動一艘太空船，讓它行遍宇宙各處。

※ 相關報導：

＊ Observation of the Dynamical Casimir Effect in a Superconducting Circuit
http://arxiv.org/abs/1105.4714

C.M. Wilson, G. Johansson, A. Pourkabirian, J.R. Johansson,
T. Duty, F. Nori, P. Delsing
arXiv: 1105.4714v1 [quant-ph]

Using a superconducting circuit, we have observed the dynamical Casimir effect (DCE) for the first time. The circuit consists of a coplanar transmission line with an electrical length that can be changed at a few percent of the speed of light. The length is changed by modulating the inductance of a superconducting quantum interference device (SQUID) at high frequencies (~11 GHz). In addition to observing the creation of real photons, we observe two-mode squeezing of the emitted radiation, which is a signature of the quantum character of the generation process.