MIT實驗證明量子力學超過四百英里遠依然有效

來自麻省理工學院(MIT)的研究人員剛剛證實從伊利諾州(Illinois)到明尼蘇達州(Minnesota)，距離456英里的微中子震蕩。最終，這成為有史以來測試與證明量子效應的最長距離。

在我們周圍的小謎團

微中子 (neutrino)是電子學上中性的次原子粒子，能夠穿越物質而不受改變，也不會被注意到。事實上，數以百萬顆的微中子現正在穿越你的身體。儘管它們有點難以理解的本質，理論認為它們在塑造宇宙上，扮演一個重要的角色；並且在事實上，是一個暗物質解釋的首要候選者：熱暗物質理論 (雖然它不被相信是暗物質本身，依舊需要冷暗物質理論)。

不管怎樣，微中子是物理學上最難理解的基本粒子之一；而且在整個歷史上，它們的理論一直在從一邊擺盪到完全相反的另一邊。

很長一段時間，它們被認為是沒有質量，這項錯誤後來被揭穿。一開始也認為微中子種類(電子、渺子和濤子)是源自於特定的微中子，然而，在幾次的實驗之後，結果顯示與這個想法衝突，更多的調查因而接踵而來。在去年，一項研究決定性地推翻原始假設，證實微中子震蕩(neutrinos oscillate)是一種疊合狀態(state of superposition)：許多量子力學模型之一，完全與古典物理學衝突。

微中子震蕩意味著它們沒有明確的實體，或是"特性(flavor)"；並且在它的一生，會從一種微中子改變成另一種。去年，這項研究讓作者東京大學柏校區(University of Tokyo, Kashiwa, Japan)的Takaaki Kajita以及加拿大金士頓市皇后大學(Queen"s University, Kingston, Canada)的Arthur B. McDonald獲得諾貝爾物理獎，就好像它所推翻的原始研究 (另外兩項微中子研究也是)。

宏觀角度的量子效應

現在，來自MIT的物理學家主導一項實驗，證明超過數百英里的微中子震蕩：有史以來測試過的最長距離的量子力學效應，並且獲得證實。經過伊利諾州(Illinois)和明尼蘇達州(Minnesota)數百英里，這個疊合發生效力。

研究人員使用來自費米實驗室(Fermilab) 微中子震蕩搜尋主要注入器 (Main Injector Neutrino Oscillation Search MINOS)的數據，一項實驗藉由從芝加哥設備分散其他高能粒子來產生微中子，並且向位在456英里遠的明尼蘇達州偵測器放射。他們發現在伊利諾州離開的微中子，它們可能以一顆完全不同的微中子抵達明尼蘇達州。

MIT的科學史Germeshausen講座教授暨物理學教授David Kaiser說：「吸引人的地方是，我們很多人認為量子力學應用於小規模上，但結果卻是我們無法逃避量子力學，甚至當我們在描述發生於長距離的過程時。甚至當這些東西以一種狀態離開，行進數百英里後，然後進入另一種狀態，我們無法停止量子力學的描述。這真的很驚人。」

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