何謂電子氣泡? |
尚未結案
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極光
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youwin0125
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物理:電子可以再分割嗎? 編輯:Chiachen Chang
無數的實驗都顯示電子是單一不可分割的粒子,然而物理學家為解釋有關液態氦實驗的結果,提出了電子可以分割的構想。 有關於液態氦的實驗盛行於1960、1970年代,當時有個廣為人知的現象:在液態氦裡射入一個電子的時候,會在電子周圍形成一個直徑約40埃米的氣泡。如果將光打在氣泡上,研究人員預期會觀察到電子高速地飛離液態氦。但他們不但沒有觀察到這個現象,一些實驗結果甚至會產生不知名的帶電粒子。 為解釋這個現象,Brown 大學的 Humphrey Maris 提出一個極端的看法:射入氣泡的光會將電子分成二個或者更多個他稱為「electrino」的次級粒子。科學家雖然早就觀察過帶非整數電荷粒子的例子,但這些都是由許多帶電粒子集體作用形成的準粒子 (quasiparticle)。相反的,electrino 是由一個電子分割形成,其行為就如同真實的粒子一樣。Maris 的想法是:因為電子(或者是所有的物質)具有波動、粒子二重性,在某些條件下電子可以表現出如同波動的行為。所以當光束入射後使氣泡發生震盪進而分解成許多更小的氣泡,每個小氣泡裡含有部份的電子物質波。雖然分解電子物質 波的概念已經被實驗證實,但是最後這些分立的物質波都還原成一個完整的電子。可是在 Maris 的理論裡,分解的電子物質波並不會重新組合,而是以原來電子的碎片(fragment)的形態存在。 為什麼這個現象只有在液態氦中發生而沒有在其他的環境下被觀察到呢?Maris 認為這是因為液態氦的超流體(superfluid)特性製造了低阻尼(damping)的環境,使得氣泡因光束入射引起震盪時得以將原本的氣泡分解。然而 Maris 的同僚 Jan Tauc 卻主張即使在液態氦的環境下,量子力學也會排除分裂電子的狀況發生。因為分裂的電子物質波之間的相互作用,最終仍會導致還原成一個完整的電子。除此之外,如何解釋實驗所觀察到的未知帶電粒子仍舊是最大的問題。不過研究液態氦的專家都認為 Maris 的構想非常值得進一步探討,科學家也期待更多的實驗來確定這個想法。
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